JPH09506960A - 歯車伝動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明による、損失の少ない歯車伝動装置は、ハウジング（２）を有しており、このハウジング（２）内では、伝動装置の歯車がラジアル軸受け（３）に支承されている。有利には、さらに歯車（１）をできるだけ密に取り囲む付加的な内部ハウジング（４）が設けられている。ハウジングの内室（９）からは、少なくとも空気、有利には潤滑オイルおよび冷却オイルも排気され得る。空気の排気は、オイルの導出のためにも適しているポンプによって行われる。空気は空気に比べて著しく小さい密度を有するガスによって代えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 歯車伝動装置 本発明は、歯車伝動装置であって、互いに噛み合わされた２つ以上の歯車が設 けられており、該歯車が伝動装置の主ハウジング内で軸受けに支承されている形 式のものに関する。 出力伝達時における歯車伝動装置の出力損失は、ほぼその半分が軸受けと歯噛 み合い部とにおいて生じる。歯列損失は、歯摩擦損失と、回転体の通気損失と、 歯噛み合い部における固有の圧潰損失とに区別される。８０ｍ／ｓよりも大きい 、高い歯列周速を有する歯車伝動装置では、歯列における摩擦損失は、通気損失 や圧潰損失に比べて小さいのであまり問題にならない。通気損失は、オイル微滴 を混入された媒体中である空気中における、高速回転する歯車の抵抗により生ぜ しめられる。圧潰損失は歯列の噛み合い部において生じる。つまりこの場所では 、互いに直接に噛み合った２つの歯面の間の容積が歯面の転がりによって連続的 に減少し、かつ媒体が歯面の間で歯の噛み合いの間に押し退けられなければなら ない。非噛み合い部におけるオイル噴射を行なう伝動装置では、この押し退けた い媒体は、主としてやはりオイル微粒子を混入された空気である。 本発明の課題は、通気損失および場合によっては圧潰損失を回避することによ り、できるだけ損失の少ない歯車伝動装置を提供することである。 この課題は本発明によれば、冒頭で述べた形式の高速回転型の歯車伝動装置に おいて、請求項１の特徴部に記載の構成により解決される。 本発明の思想は、ロータの周辺部を排気するか、またはガスで充填し、しかも ロータが回転しなければならない周辺部の固有重量を減少させることに基づいて いる。特にガスとして水素およびヘリウム（元素周期律表の第１周期）が使用さ れる。 ヘリウムは空気よりも７倍小さな密度（０．１８ｋｇ／ｍ³）を有している。 したがって、ヘリウムで充填された室において、環境大気圧（ｌａｔｍ）で約８ ５％の真空度の粗真空に似た状態が期待され得る。粗真空手段に比べてこのよう な運転状態の利点は次の点に認められる： −ヘリウムは、周辺部と反応しない貴ガスであり、したがって完全に無毒である 。 −種々の室の間の圧力均衡のための吸込ポンプが不要となる。始動段階時では、 空気が掃出される。 −負圧に基づく伝動装置ハウジングの補強が不要となる。 −懸念のない廃棄系。 本発明の特に有利な構成では、歯車を取り囲む付加 的な内部ハウジングが設けられている。この有利な構成では、内部ハウジングが 排気されるか、または内部ハウジング内に、空気に比べて小さな密度を有する雰 囲気が形成される。 この場合、内部ハウジングの内室から空気を排気するための手段は、潤滑オイ ルおよび冷却オイルも内室から圧送され得るように形成されて、配置されている と有利である。このことは圧潰損失の有効な回避をもたらす。 伝動装置歯車をできるだけ密に取り囲むことのできる付加的な内部ハウジング を配置することに基づき、意想外にも、不当に高い出力を発揮する必要なしに、 歯車を直接に取り囲む周辺部から空気を排気することが可能となる。 本発明による歯車伝動装置を用いると、部分真空の形成によって、媒体である 空気が、高速回転する歯車の歯の噛み合い部から十分に除去される。これによっ て、通気損失および圧潰損失は排除される。このことは歯車伝動装置の全効率の 著しい改善をもたらす。なぜならば、これによって歯列損失の大部分が排除され るからである。たとえば電流発生設備における、このような歯車伝動装置の使用 者にとっては、エネルギの著しい節約もしくは高められた生産効率が得られる。 本発明による歯車伝動装置のさらに別の特に有利な構成は、請求項２以下に記 載されている。 内部ハウジングの壁と軸との間の軸貫通部をシールするためのシール装置がビ スコシール装置（Ｖｉｓｃｏｄｉｃｈｔｕｎｇ）として形成され、しかもオイル が同時に排気され得ない場合には、このビスコシール装置を、内室から空気を排 気するための手段として使用することができる（付加的な所要出力を必要としな い）。しかし通常では、空気の他にオイルをも内室から導出するポンプが使用さ れる。 以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。 第１図は本発明による歯車伝動装置の第１実施例を示す鉛直方向の断面図であ る； 第２図は別の実施例による歯車伝動装置の、第１図と同様の断面図である； 第３図はオイル・ヘリウム開回路を備えた歯車伝動装置を示す概略図である； 第４図はオイル・ヘリウム閉回路を備えた歯車伝動装置を示す概略図である。 第１図には、損失の少ない本発明による歯車伝動装置が示されている。互いに 噛み合わされた複数の歯車１が軸１′，１′′で、汎用の主ハウジング２のラジ アル軸受け３に支承されている。本発明の重要な特徴は、大容積の汎用の主ハウ ジング２に対して付加的に内部ハウジング４が設けられている点にある。この内 部ハウジング４は伝動装置の歯車１をできるだけ密接 するように取り囲んでいる。各歯車軸区分もしくは歯車ハブ１ａ；１ｂは貫通案 内部を介して内部ハウジング４の側壁に案内されている。この場合、歯車軸区分 もしくは歯車ハブ１ａ；１ｂの回転する面と、定置の壁面との間には、ビスコシ ール装置（Ｖｉｓｃｏｄｉｃｈｔｕｎｇ）７が設けられている。この自体公知の 軸シール装置はポンプとしても作動することができ、その場合、内部ハウジング ４の内部に存在する空気を排気して、主ハウジング２の、大気圧下にある室８に 送出することができる。 しかし図示の実施例では、内部ハウジング４の下側の部分に流出部６′が設け られている。この流出部６′には、真空室もしくは内室９のオイル溜めから内部 空気とオイルとを吸い出すための真空ポンプ６が設けられている。たとえば歯の 非噛み合い部に噴射された潤滑オイルおよび冷却オイルが迅速に捕集されて、オ イル溜めに案内されるようにするためには、歯末のすぐ近くにオイル捕集薄板５ が設けられている。このようなオイル捕集装置は本発明と同一出願日に出願され た特許の対象である。 当然ながら、内部ハウジング４の内室９にできるだけ完仝な真空を形成して、 通気損失を回避することが理想的である。しかし実際には、真空ポンプ６を用い て調節可能な部分真空で十分となる。 図示の実施例では、最大オイル量を引き出すことに よって圧潰損失（歯の噛み合い部に封入されたオイルによる）をも十分に回避す ることができるので、歯車伝動装置は最適化された全効率で作動する。このこと は駆動される機械において、生産効率の増大をもたらす。 第２図には、第１図に示した歯車伝動装置とほぼ同様の断面図が示されている が、第２図に示した実施例では内部ハウジング４の側壁に設けられる貫通案内部 をビスコシール装置によりシールすることが不要となる。側壁における無接触の 貫通案内部は歯車軸区分もしくは歯車ハブ１ａ；１ｂの近くで、ラジアル軸受け ３を取り囲むように主ハウジング２の内壁と直接に密に結合されている。内部ハ ウジング４の排気したい内室９は、第１図に示した実施例の場合よりも少しだけ 大きく形成されており、シールはラジアル軸受け３において行われる。排気は単 に真空ポンプ６を介してしか行われない。 第３図に示したさらに別の実施例では、オイル・ヘリウム開回路を備えた歯車 伝動装置が示されている。始動過程時に、空気を有するロータ室１０は、ヘリウ ムで掃気される。ヘリウムロックゲート（サイフォン）１１はロータ室からのヘ リウムの流出を阻止する。歯列潤滑・冷却部１２およびフローティングリングに おいて生じるオイル量は、ロータを取り囲む室１３から重力により搬送される。 フローティングリングおよ びサイフォンは空気との混合を阻止している。流入するオイル中に結合された空 気だけを妨害ファクタとしてみなすだけで済む。この空気は方法技術的な手段（ リンデ法による液化、ヘリウムのためのダイヤフラムフィルタ、ヘリウム室への 流入前の空気の掃出等）によって内室から離隔することができる。 第４図には、オイル・ヘリウム閉回路を備えた歯車伝動装置の実施例が示され ている。この閉回路配置は、伝動装置オイルが、熱交換器を備えた固有のオイル 回路で、空気の代わりにヘリウム雰囲気中で循環させられる点で、開回路とは異 なる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．互いに噛み合った２つ以上の歯車を備えた歯車伝動装置であって、歯車が 伝動装置ハウジング内で軸受けに支承されている形式のものにおいて、伝動装置 ハウジングのシールされた内室から空気を少なくとも部分的に排気し、これによ って調節可能な部分真空を形成して、維持し、かつ／または排気された空気を全 部または部分的に、より軽量なガスによって代えるための手段が設けられており 、しかも運転時に伝動装置ハウジングの内室に存在するガスの密度が、空気に比 べて最大５０％であることを特徴とする歯車伝動装置。 ２．伝動装置ハウジングの内室から空気を少なくとも部分的に排気し、かつ真 空もしくは部分真空を維持するための手段が設けられている、請求項１記載の歯 車伝動装置。 ３．伝動装置ハウジングの内室中の空気が、空気に比べて著しく小さい密度を 有するガスまたはガス混合物によって代えられている、請求項１記載の歯車伝動 装置。 ４．歯車が、付加的な内部ハウジングによって取り囲まれており、該内部ハウ ジングの内室に、空気に比べて小さな密度を有する雰囲気が形成されて、維持さ れている、請求項１から３までのいずれか１項記載の 歯車伝動装置。 ５．前記内部ハウジングの内室から空気を排気するための手段が、潤滑オイル および冷却オイルをも内室から圧送する、請求項１から４までのいずれか１項記 載の歯車伝動装置。 ６．前記内部ハウジングの側壁が、歯車軸を貫通案内するための孔を有してお り、該孔の壁と、貫通案内された回転する軸区分との間に、ビスコシール装置の ようなシール装置が設けられている、請求項１から５までのいずれか１項記載の 歯車伝動装置。 ７．前記シール装置が、前記内部ハウジングの内室から、外側の伝動装置ハウ ジングの方向に流体を圧送するビスコシール装置として形成されている、請求項 ６記載の歯車伝動装置。 ８．前記内部ハウジングの側壁が、歯車軸のための貫通案内部を備えており、 該貫通案内部が、ラジアル軸受けを取り囲むように外側の伝動装置ハウジングの 内壁にまで案内されていて、該内壁に密に結合されている、請求項４記載の歯車 伝動装置。 ９．外側の伝動装置ハウジングに設けられたラジアル軸受けが、シール装置、 有利にはビスコシール装置として形成されている、請求項８記載の歯車伝動装置 。 １０．前記内部ハウジングに、歯車の噛み合い部または非噛み合い部に潤滑オ イルおよび／または冷却オ イルを供給するための手段が設けられている、請求項４から９までのいずれか１ 項記載の歯車伝動装置。