专利名称：行星齿轮机构、轴承结构、风力发电装置及行星齿轮的制造方法
技术领域：
本发明涉及行星齿轮机构、轴承结构以及使用了它们的风力发电装置，尤其涉及行星齿轮机构的行星齿轮所适用的轴承结构。
背景技术：
行星齿轮机构是作为增速器、减速器而被广泛使用的机构之一。行星齿轮机构具有能够以少的级数获得大的减速比，且能够传递大的转矩的优点。这样的优点适合于风力发电装置，行星齿轮机构作为风力发电装置的增速器被广泛采用。将行星齿轮机构适用于风力发电装置时的一个问题是行星齿轮的轴承的寿命。在将行星齿轮机构作为风力发电装置的增速器使用的情况下，在行星齿轮上作用有大的载荷。作为行星齿轮机构的行星齿轮的轴承，当前大多使用滚动轴承，但在滚动轴承上作用有大的载荷时，会引起滚动轴承的寿命的降低。尤其是在近些年开发的大输出的风力发电装置中，载荷的增大成为重大的问题。作为用于实现行星齿轮的轴承的长寿命化和小型化的方法，发明者研究出使用滑动轴承作为设置在行星齿轮的内周的轴承的方法。滑动轴承由于通过流体油膜压力来承受载荷，因此能耐受大的载荷。若适用耐受大的载荷的滑动轴承，则有可能会实现免维护的行星齿轮机构。在滑动轴承的使用中，材质、结构的选择对寿命产生大的影响。尤其是在如风力发电装置那样载荷非常大的装置的行星齿轮机构的行星齿轮所适用的滑动轴承中，要求进行材质、结构的选择以耐受载荷。例如，通过背面金属来从背面支承由PEEK(聚醚醚酮)材料以外的树脂材料形成的表面层的结构的滑动轴承是能耐受高载荷的滑动轴承的结构之一。另一方面，能耐受高载荷的滑动轴承在可成形的形状上存在制约，这在向行星齿轮的组装方面会产生困难性。例如，通过背面金属来从背面支承由PEEK材料以外的树脂材料形成的表面层的结构滑动轴承的制成对于特别大型的滑动轴承来说，在技术方面、成本方面难以成形为圆筒形(轴衬)，这样结构的滑动轴承例如成形为半圆筒形。另一方面，将成形为半圆筒形的滑动轴承向行星齿轮的内周面的组装存在困难性。轴承向行星齿轮的内周面的组装通常通过热装进行，但是无法通过热装来组装成形为半圆筒形的滑动轴承。另外，若通过焊接将滑动轴承接合于行星齿轮的内周面，则行星齿轮被局部性加热而容易引起热变形，并且无法进行滑动轴承的更换，因而不优选。例如在日本特开平11-201167号公报中也言及到滑动轴承的形状的制约。专利文献1 日本特开平11-201167号公报
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种用于能够将在可成形的形状上存在制约的轴承作为行星齿轮的轴承进行组装的技术。
在本发明的一个观点中，行星齿轮机构具备行星齿轮和插入到行星齿轮的行星销。行星齿轮具备在外周面形成齿且设有贯通孔的齿轮部件；插入到贯通孔中，且设有供行星销插入的插入孔的中间壳体；与中间壳体的插入孔接合的多个滑动轴承部件。多个滑动轴承部件构成将行星销和行星齿轮保持成能够旋转的滑动轴承。在一实施方式中，将中间壳体与滑动轴承部件以不可分离的方式接合，将行星齿轮与中间壳体以可分离的方式接合。在此，优选通过焊接将中间壳体与滑动轴承部件接合， 通过热装将行星齿轮与中间壳体接合。优选中间壳体在与行星轮架对置的面上具备作为推力轴承发挥功能的至少一个推力衬垫，其中，该行星轮架与行星销连结。在推力衬垫为多个的情况下，优选推力衬垫互相分离而配置成环状。在本发明的另一观点中，轴承结构具备中间壳体，其插入到在外周面形成有齿的齿轮部件上设置的贯通孔中，且设有供销插入的插入孔；多个滑动轴承部件，它们与所述中间壳体的所述插入孔接合。该多个滑动轴承部件构成滑动轴承。在本发明的另一观点中，风力发电装置具备风车转子，其包括旋翼头和与旋翼头结合的风车叶片；增速器，其包括与旋翼头连结的输入轴；发电机，其与增速器的输出轴连结。增速器包括行星齿轮机构。行星齿轮机构具备行星齿轮和插入到行星齿轮的行星销。 行星齿轮具备在外周面形成有齿，且设有贯通孔的齿轮部件；插入到贯通孔中，且设有供行星销插入的插入孔的中间壳体；与中间壳体的插入孔接合，且沿行星销的周向排列配置的多个滑动轴承部件。多个滑动轴承部件构成将行星销和行星齿轮保持成能够旋转的滑动轴承。在本发明的另一观点中，提供一种使行星销通过行星齿轮机构的插入孔的结构的行星齿轮的制造方法。该制造方法包括提供设有插入孔的中间壳体的工序；将构成滑动轴承的多个滑动轴承部件接合于中间壳体的插入孔的工序；将中间壳体嵌入到在外周面形成有齿的齿轮部件的贯通孔中的工序。在一实施方式中，将中间壳体与滑动轴承部件以不可分离的方式接合，将行星齿轮与中间壳体以可分离的方式接合。在此，优选通过焊接将中间壳体与滑动轴承部件接合，通过热装将行星齿轮与中间壳体接合。根据本发明，能够将在可成形的形状上存在制约的滑动轴承作为行星齿轮的轴承进行组装。
图1是表示适用本发明的一实施方式的行星齿轮机构的风力发电装置的结构的外观图。图2是表示本发明的一实施方式中的舱室的内部的结构的鸟瞰图。图3是表示本发明的一实施方式的增速器的结构的剖视图。图4是表示本发明的一实施方式的行星齿轮的结构的主视图。图5是表示本发明的一实施方式的行星齿轮的结构的剖视图。图6是表示本发明的一实施方式的中间壳体的结构的局部剖视图。
具体实施方式
图1是表示适用本发明的一实施方式的行星齿轮机构的风力发电装置的结构的外观图。风力发电装置1具备立起接合于地基6的支柱2 ；在支柱2的上端设置的舱室3 ； 相对于舱室3安装成能够旋转的旋翼头4 ；安装在旋翼头4上的风车叶片5。由旋翼头4和风车叶片5构成风车转子。如图2所示，在舱室3的内部设有增速器11和发电机12。增速器11的输入轴与旋翼头4的主轴(未图示)接合，增速器11的输出轴与发电机12的转子接合。当旋翼头在风力的作用下旋转时，其旋转通过增速器11增速而向发电机12的转子传递，驱动发电机 12。由此，从发电机12得到电力。图3是表示增速器11的结构的剖视图。增速器11具备行星齿轮机构13、平行轴齿轮增速机构14和收纳它们的壳体15。行星齿轮机构13具备太阳轮21、多个行星齿轮 22 (仅图示一个)、内齿轮23、多个行星销24(仅图示一个)、行星轮架25、行星输出轴26。 行星齿轮22位于太阳轮21与内齿轮23之间，通过插入到行星齿轮22的行星销M而由行星轮架25支承。如后所述，在行星齿轮22上设置的插入孔的内周面设置滑动轴承，行星齿轮22相对于行星销M能够旋转。行星轮架25由设置在壳体15上的轴承27支承为能够旋转，行星轮架25作为行星齿轮机构13的输入轴、即增速器11的输入轴使用。另一方面， 行星输出轴26与太阳轮21结合，作为行星齿轮机构13的输出轴使用。当行星轮架25旋转时，该旋转经由行星齿轮22向太阳轮21传递，与太阳轮21连接的行星输出轴沈被增速而旋转。平行轴齿轮增速机构14具备与行星输出轴沈接合的第一旋转轴31、与第一旋转轴31接合的第一斜齿轮32、第二斜齿轮33、与第二斜齿轮33接合的第二旋转轴34、与第二旋转轴；34接合的第三斜齿轮35、第四斜齿轮36、与第四斜齿轮35接合的输出轴37。第一旋转轴31、第二旋转轴34及输出轴37分别被设置于壳体15的轴承38、39、40支承为能够旋转。并且，第一斜齿轮32与第二斜齿轮33啮合，第三斜齿轮35与第四斜齿轮36啮合。 在这样的结构的平行轴齿轮增速机构14中，当行星输出轴沈旋转时，其旋转向第一斜齿轮 32、第二斜齿轮33、第三斜齿轮35及第四斜齿轮36传递，与第四斜齿轮36连接的输出轴 37被增速而旋转。即，在增速器11整体中，当行星轮架25旋转时，其旋转通过行星齿轮机构13和平行轴齿轮增速机构14被增速而从输出轴37输出。在本实施方式的行星齿轮机构13中，在行星齿轮22的内周设置滑动轴承，通过该滑动轴承，行星齿轮22被行星销M支承为能够旋转。如上所述，使用滑动轴承对于轴承的耐受载荷的增大和长寿命化有用，但耐受载荷大的滑动轴承在可成形的形状上存在制约。 本实施方式的行星齿轮机构13的特征之一在于，采用能够将在可成形的形状上存在制约的滑动轴承组装于行星齿轮22的结构。以下，详细说明行星齿轮22的结构。图4是表示本实施方式的行星齿轮22的结构的主视图。图5是剖视图。行星齿轮22概括地讲由在外周面形成有齿的齿轮部件41、与齿轮部件41为不同部件的中间壳体 42、两个半圆筒形的半缺滑动轴承部件43构成。半圆筒形的半缺滑动轴承部件43通过端面43d进行接合，从而形成圆筒形的滑动轴承。行星销M插入到该滑动轴承中。在本实施方式中，半缺滑动轴承部件43具有通过背面金属4 来从背面支承由树脂材料(例如，PEEK)构成的表面层43a的结构。如上所述，通过背面金属来从背面支承由树脂材料构成的表面层的结构难以成形为圆筒形，因此在本实施方式中，采用将滑动轴承分割成两个半圆筒形的半缺滑动轴承部件43的结构。为了将半缺滑动轴承部件43组装于行星齿轮22，而采用下述这样的结构。在齿轮部件41上设置贯通孔，在该贯通孔中嵌入中间壳体42。在本实施方式中，中间壳体42通过热装而嵌入到齿轮部件41的贯通孔中，中间壳体42与齿轮部件41可分离。半缺滑动轴承部件43与中间壳体42的内周面接合。在本实施方式中，半缺滑动轴承部件43的背面金属 43b通过激光点焊而焊接于中间壳体42。在图4中通过符号43c表示背面金属4 焊接于中间壳体42的焊接位置。此外，在本实施方式中，在中间壳体42的与行星轮架25对置的面上安装有推力轴承。具体而言，在中间壳体42的与行星轮架25对置的面形成有环状的槽42a，圆弧形状的多个推力扇形体44呈环状地、详细来说沿周向等间隔地排列设置于该槽42a。另一方面，如图3所示，在行星轮架25的与行星齿轮22对置的面上设有环状的推力环观，行星销M通过推力环观。由多个推力扇形体44和推力环观构成在推力方向上支承行星齿轮22的推力轴承。在本实施方式中，形成有16个推力扇形体44。推力扇形体44互相分离配置。从提供向半缺滑动轴承部件43与行星销M之间供给或排出润滑油的路径的观点出发，推力扇形体44分离配置有用。在这样的结构中，相邻的推力扇形体44之间的间隙作为润滑油通过的路径而发挥功能。需要说明的是，推力环观作为构成推力轴承的部件来说不是必须的部件。也可以代替推力环观，而对行星轮架25的与推力扇形体44对置的部分进行研磨加工。图6是表示将推力扇形体44安装于中间壳体42的结构的局部剖视图。推力扇形体44通过由树脂材料(例如，PEEK)形成的表面层4 和背面金属44b构成，推力轴承构成作为滑动轴承。各推力扇形体44通过在中间壳体42和推力扇形体44中埋入销45而被定位，并通过将中间壳体42朝向推力扇形体44紧固而被固定。在图4、6中，中间壳体42被紧固而变形的变形部分由符号Mc表示。通过紧固中间壳体42，而防止推力扇形体44从中间壳体42脱离。另外，在中间壳体42的槽42a的底面和推力扇形体44的背面设有孔，在该孔中埋入销45。由此，防止推力扇形体44沿周向移动。不将半缺滑动轴承部件43直接组装在齿轮部件41上，而采用将半缺滑动轴承部件43组装到中间壳体42上后，将中间壳体42组装到齿轮部件41上的结构非常重要。半圆筒形的半缺滑动轴承部件43无法通过热装而直接组装于齿轮部件41。另一方面，当将半圆筒形的半缺滑动轴承部件43直接焊接于齿轮部件41时，无法更换滑动轴承，而且齿轮部件41被局部性加热而可能引起齿轮部件41的热变形。在本实施方式中，通过在齿轮部件 41与半缺滑动轴承部件43之间插入与齿轮部件41可分离的中间壳体42，能够避免齿轮部件41的热变形，并且能够更换半缺滑动轴承部件43。为了降低行星齿轮22制造的TAT (turn around time)而优选插入中间壳体42。 在将半缺滑动轴承部件43和推力扇形体44安装在与齿轮部件41为不同部件的中间壳体 42上的结构中，能够并行地进行在齿轮部件41上形成齿的工序和在中间壳体42上安装半缺滑动轴承部件43和推力扇形体44的工序。由此，能够降低行星齿轮22制造的TAT。如以上说明那样，在本实施方式的行星齿轮机构13中，采用将半缺滑动轴承部件 43组装到中间壳体42上后，将中间壳体42组装到齿轮部件41上的结构。由此，能够实现将在可成形的形状上存在制约的滑动轴承作为行星齿轮的轴承而进行组装的结构。
此外，上述具体地说明了本发明的实施方式，但本发明能够进行对本领域技术人员来说不言而喻的各种变形。例如，在本实施方式中，滑动轴承由两个半缺滑动轴承部件43 构成，但滑动轴承也可以由沿周向分隔的三个以上的滑动轴承部件构成。另外，在上述中提示了在风力发电装置1的增速器11中适用行星齿轮机构的实施方式，但本发明的行星齿轮机构也能够适合适用于在行星齿轮上作用有大的载荷的其它的动力机械。
权利要求
1.一种行星齿轮机构，其具备 行星齿轮；插入到所述行星齿轮的行星销， 所述行星齿轮具备在外周面形成有齿，且设有贯通孔的齿轮部件； 插入到所述贯通孔，且设有供所述行星销插入的插入孔的中间壳体； 与所述中间壳体的所述插入孔接合的多个滑动轴承部件，所述多个滑动轴承部件构成将所述行星销和所述行星齿轮保持成能够旋转的滑动轴承。
2.根据权利要求1所述的行星齿轮机构，其中，所述中间壳体与所述滑动轴承部件以不可分离的方式接合，所述行星齿轮与所述中间壳体以可分离的方式接合。
3.根据权利要求2所述的行星齿轮机构，其中，所述中间壳体与所述滑动轴承部件通过焊接进行接合，所述行星齿轮与所述中间壳体通过热装进行接合。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的行星齿轮机构，其中，还具备与所述行星销连结的行星轮架，所述中间壳体在与所述行星轮架对置的面上具备作为推力轴承发挥功能的至少一个推力衬垫。
5.根据权利要求4所述的行星齿轮机构，其中，所述推力衬垫为多个，所述推力衬垫相互分离而配置成环状。
6.一种轴承结构，其具备中间壳体，其插入到在外周面形成有齿的齿轮部件上设置的贯通孔中，且设有供销插入的插入孔；多个滑动轴承部件，它们与所述中间壳体的所述插入孔接合，所述多个滑动轴承部件构成滑动轴承。
7.根据权利要求6的轴承结构，其中，所述中间壳体与所述滑动轴承部件以不可分离的方式接合，所述齿轮部件与所述中间壳体以可分离的方式接合。
8.根据权利要求6的轴承结构，其中，所述滑动轴承部件具备 由树脂材料形成的表面层；从背面支承所述表面层的背面金属。
9.根据权利要求6的轴承结构，其中，所述中间壳体具备作为推力轴承发挥功能的至少一个推力衬垫。
10.一种风力发电装置，其具备风车转子，其包括旋翼头和与所述旋翼头结合的风车叶片； 增速器，其包括与所述旋翼头连结的输入轴；发电机，其与所述增速器的输出轴连结，所述增速器包含行星齿轮机构，所述行星齿轮机构具备行星齿轮和插入到所述行星齿轮的行星销，所述行星齿轮具备 在外周面形成有齿，且设有贯通孔的齿轮部件； 插入到所述贯通孔，且设有供所述行星销插入的插入孔的中间壳体； 与所述中间壳体的所述插入孔接合，且沿所述行星销的周向排列配置的多个滑动轴承部件，所述多个滑动轴承部件构成将所述行星销和所述行星齿轮保持成能够旋转的滑动轴承。
11.一种行星齿轮的制造方法，该行星齿轮是使行星销通过行星齿轮机构的插入孔的结构的行星齿轮，所述行星齿轮的制造方法包括提供设有所述插入孔的中间壳体的工序；将构成滑动轴承的多个滑动轴承部件接合于所述中间壳体的所述插入孔的工序； 将所述中间壳体嵌入到在外周面形成有齿的齿轮部件的贯通孔中的工序。
12.根据权利要求11所述的行星齿轮的制造方法，其中，以不可分离的方式将所述中间壳体与所述滑动轴承部件接合，以可分离的方式将所述行星齿轮与所述中间壳体接合。
13.根据权利要求12所述的行星齿轮的制造方法，其中，通过焊接将所述中间壳体与所述滑动轴承部件接合，通过热装将所述行星齿轮与所述中间壳体接合。
全文摘要
本发明提供一种行星齿轮机构、轴承结构、风力发电装置及行星齿轮的制造方法。行星齿轮机构具备行星齿轮和插入到行星齿轮的行星销。行星齿轮具备在外周面形成有齿，且设有贯通孔的齿轮部件；插入到贯通孔中，且设有供行星销插入的插入孔的中间壳体；与中间壳体的插入孔接合的多个滑动轴承部件。多个滑动轴承部件构成将行星销和行星齿轮保持成能够旋转的滑动轴承。
文档编号F16H1/28GK102575750SQ20108000330
公开日2012年7月11日 申请日期2010年8月31日 优先权日2010年8月31日
发明者上里元久, 吉田孝文, 日下雅博, 西田英朗, 铃木和峰, 高柳和史 申请人:三菱重工业株式会社, 大同轴瓦工业株式会社