JP2005069386A - 電動減速機 - Google Patents

Abstract

【課題】 構成を簡素化して小型化を可能とし、且つ滑り耐久性にも優れた電動減速機にする。
【解決手段】 原動機５の回転を内歯歯車１２が回転可能な遊星減速機構１０を介して出力軸１３に伝達する電動減速機１において、前記内歯歯車１２の外周にディスク部１２ａを一体に形設すると共に前記ディスク部１２ａを前後両側から挟圧するブレーキ装置２０を設けたことを特徴としており、遊星減速機構１０における内歯歯車１２のディスク部１２ａを挟圧する構成のブレーキ装置２０をとしたことにより、電動減速機１の軸方向が短縮化され、遊星減速機構１０の潤滑油による滑り耐久性に優れた湿式ブレーキ装置とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、原動機の回転を減速して出力軸に伝達する電動減速機に関するものであり、特に、内歯歯車が回転可能な遊星減速機構およびクラッチ機構を介して適正な回転出力で出力軸を回転させることができる電動減速機に関するものである。

従来、例えば、シールド方式のトンネル掘削機のように前面に掘削用のカッタを備えた円筒シールドを前進させて前記回転するカッタにより連続的にトンネルを掘削する場合や、破砕機のように回転するビットによってコンクリート躯体等を連続して破砕していくような場合には、カッタやビットを適正な回転出力で駆動させる必要があり、従来から、遊星減速機、クラッチ、電動機の順に直列的に連結された電動減速機が用いられていた。

上記従来の電動減速機は、遊星減速機、クラッチ、電動機が軸線方向に連結されることから軸線方向に長くなり、電動減速機自体が大型化する欠点を有しており、小型化が可能で過負荷に対応してトルクリミッタ機能のある電動減速機が要望されていた。

上記の欠点を解消する電動減速機として特開平１１−０８１８７４号公報には、油圧で摺動されるピストンによって圧接自在な多数枚のクラッチ板を有する湿式油圧クラッチを遊星減速機構と一体形成したものが提示されており、軸方向の長さを短くする設計が可能である。

ところが、前記公報に提示されている従来の電動減速機は、遊星減速機構に一体形成された湿式の油圧クラッチ自身の構造が複雑で部品点数も多く、製造コストが高くなるうえに、点検や部品の交換など、メンテナンスが面倒な構成となっている。

そこで、特開２００３−１７６８５６号公報には、乾式ディスクブレーキを遊星減速機構と一体化し、遊星減速機構の内歯歯車に連結したドーナツ円板型のディスクを原動機と遊星歯車機構との間に配置することにより、軸の長さを短くして小型を図ると共にメンテナンスを容易にした電動減速機が提示されている。

この従来の電動減速機は、小型化が可能であり、乾式ディスクブレーキを用いたことから構造が簡単で点検並びに保守等がきわめて容易であり、量産汎用品の乾式ディスクブレーキが使えることから製造コストも低くなる利点がある。

しかしながら、前記従来の乾式ディスクブレーキを用いた電動減速機は、既述した湿式油圧クラッチを用いた電動減速機に比較して、乾式ディスクブレーキの摺動部材の摩耗が早く、滑り耐久性の点で劣る欠点を有している。
特開平１１−０８１８７４号公報 特開２００３−１７６８５６号公報

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、更に小型化が可能にしてメンテナンスも容易で、且つ、滑り耐久性にも優れた電動減速機にすることにある。

本発明は、原動機の回転を内歯歯車が回転可能な遊星減速機構を介して出力軸に伝達する電動減速機において、前記内歯歯車の外周にディスク部を一体に形設すると共に前記ディスク部を前後両側から挟圧するブレーキ装置を設けたことを特徴としており、ブレーキ装置を遊星減速機構における内歯歯車のディスク部を挟圧する構成とすることにより、軸方向が短縮化され、遊星減速機構の潤滑油による滑り耐久性に優れた湿式ブレーキ装置とした。

また、ブレーキ装置のピストンが軸線を中心にした前記ディスク部円周線上の複数箇所に配設し、内歯歯車に制動力がバランスよく働くようにした。

また、ブレーキ装置のピストンが軸線を中心にケースの内面に沿って設けられたケースと同心円のリング状のピストンであり、前記ピストンの先端に設けたパッド取付板に円形のブレーキパッドを貼設すると共に、ディスク部を挟んで対向する前記パッド取付板の間の複数箇所に開きコイルバネを配設し、ブレーキ装置がＯＮ状態のときは、内歯歯車の前後両側全体に制動圧力がかかると共に、ブレーキ装置がＯＦＦ状態のときは、開きコイルバネによりピストンを後退させてディスク部からブレーキパッドを完全に離隔した状態に維持するようにした。

本発明によれば、内歯歯車の外周にディスク部を一体に形設すると共に前記ディスク部を前後両側から挟圧するブレーキ装置としたことにより、遊星減速機構の潤滑油でブレーキ装置のブレーキパッドを湿潤状態に保つことにより滑り耐久性に優れた湿式ブレーキとするとともに、軸方向の長さの更なる短縮化がなされ、小型化することができる。

また、ブレーキ装置のピストンが軸線を中心にしたディスク部円周線上の複数箇所に配設され、ブレーキ装置の制動力が均等に内歯歯車にバランスよく働くようにしたので、トルクリミッタ効果を円滑且つ確実に発揮することができる。

また、ブレーキ装置がＯＦＦ状態のとき、開きコイルバネによりピストンを後退させてディスク部からブレーキパッドを完全に離隔した状態に維持することにより、内歯歯車の空転時の抵抗がなくなり、電動減速機が傾斜あるいは垂直の状態であっても不要トルクを消費することなく使用することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１乃至図２は、本発明の電動減速機の第一の実施の形態を示しており、電動減速機１は、内側に隔壁２ａを有する円筒状のケース２の基端に複数のボルト３によって固定された主として電動機からなる原動機５と、前記ケース２の先端側に収装された遊星減速機構１０と、前記ケース２およびケース２の隔壁２ａに配設されたブレーキ装置２０とから構成されている。

カップリング部材７が装着された原動機５の回転軸６は、ケース２の隔壁２ａの中央部をオイルシール８を介して液密に回転自在に挿通し、原動機５と遊星減速機構１０は前記ケース２の隔壁２ａによって液密に仕切られており、遊星減速機構１０の潤滑油は隔壁２ａによって遊星減速機１０側に密封されている。

遊星減速機構１０は、基端側がカップリング部材７を介して原動機５の回転軸６に連結された太陽歯車１１と、ロータ１６を介してケース２前端面の板材４に固定された軸受９により回転自在に支持された内歯歯車１２と、前記太陽歯車１１と同軸の出力軸１３を有するキャリア１４に軸着させた前記太陽歯車１１と内歯歯車１２とに噛み合う複数の遊星歯車１５とから構成されており、内歯歯車１２の外周には内歯歯車１２の歯車部分よりも薄いディスク部１２ａが一体に形設されている。

ブレーキ装置２０は、内歯歯車１２のディスク部１２ａを前後両側から押圧するブレーキ用のピストン２２、２２、各ピストン２２、２２を嵌挿するシリンダ２１、２１、各ピストンの油圧室２４、２４を有して構成されており、これらはディスク部１２ａを挟んで軸線を中心にした円周線上の複数箇所に均等間隔をおいて配設されている。尚、符号２２ａはピストン２２に嵌装されたＯリングからなる軸封部材２２ａであり、符号２３はピストン２２の前端面に固定されたブレーキパッドである。

ブレーキ装置２０の油圧室２４は、ケース２に穿設された導入孔２ｃにより図指しない油圧回路に接続されている。

このブレーキ装置２０は、内歯歯車１２のディスク部１２ａをブレーキディスクとしてその前後両面を挟圧をするように配置され、従来の多数の摩擦板を要するクラッチやブレーキディスクを別個に設けたものに比較して、極めて簡素化された構成となっており、これにより軸方向の寸法が短縮されて装置の小型化を可能としている。

また、各ブレーキパッド２３、２３が隔壁２ａで仕切られた遊星減速機構１０側に位置することから、各ブレーキパッド２３、２３は常に潤滑油により湿潤された湿式ブレーキとなっていて滑り耐久性に優れている。

次に、以上のように構成された本発明の実施の形態の作動を説明する。起動時にはブレーキ装置２０をＯＦＦ状態にしておき、動力が被動機に伝わらないようにすることで、無負荷の状態で起動させる。

原動機５を駆動させると、回転軸６が回転してその回転力がカップリング部材７を介して遊星減速機構１０の中心にある太陽歯車１１に伝達する。この状態でブレーキ装置２０の油圧シリンダ２１に所定圧の油圧を注入すると、ピストン２２が移動してブレーキパッド２３、２３が内歯歯車１２ののディスク部１２ａ前後側面から挟圧することによりブレーキ装置２０がＯＮ状態になり、内歯歯車１２の回転が阻止される。

内歯歯車１２の回転が阻止されることにより、太陽歯車１１、各遊星歯車１５、および中心位置に出力軸１３を固着したキャリヤ１４がそれぞれ回転し、前記回転力が所定の出力に減速されて所定の駆動力で出力軸１３を回転させる。従って、例えば、出力軸１３の駆動力で作動するトンネル掘削機のカッタや破砕機のビットを適正な回転出力で駆動させて作業を行うことができる。

尚、作業に際しての出力軸１３から伝達される出力は、内歯歯車１２の回転を阻止するブレーキ装置２０の油圧力に依存するので、油圧力を制御することで自身がトルクリミッタとしての機能を発揮することができる。

即ち、作業中に、出力軸１３に設定してある作業出力よりも大きな負荷が作用した場合には、出力軸１３の回転がロックされ、この状態で原動機５の回転が継続すると、各遊星歯車１５は内歯歯車１２の内周に沿って回転することなしに自身の軸を中心に回転して出力を内歯歯車１２に伝達し、所定の油圧力により設定されたブレーキ装置２０の摩擦力に抗して内歯歯車１２を回転させることにより、トルクリミッタ効果を発揮する。

そして、出力軸１３に設定してある作業出力がブレーキ装置２０の摩擦力よりも小さくなると、内歯歯車１２の回転が停止して各遊星歯車１５は内歯歯車１２の内周に沿って回転を始め、各遊星歯車１５を介してキャリア１４が回転して出力軸１３が回転するので再び作業を続けることができる。

本実施の形態では、ピストン２２、２２のブレーキパッド２３、２３でディスク部１２ａを前後から均等な油圧力で挟圧することから、内歯歯車１２に制動圧力を前後均等にかけることができる。また、内歯歯車１２を軸受９によって支持したので内歯歯車１２が安定して回転する。この相乗効果により、トルクリミッタとしての機能の精度が高くなり、機能を円滑に発動させることができる。

図３乃至図４は、本発明に係る電動減速機の第二の実施の形態を示している。以下、図において、上記第一の実施の形態と共通する部分については同一符号を付しその説明を省略する。

同図に示すように、この第二の実施の形態に係る電動減速機１は、基本的には第一の実施の形態と同様に、電動機からなる原動機５と、太陽歯車１１、キャリア１４、遊星歯車１５、ディスク部１２ａを一体に形設した内歯歯車１２、出力軸１３をケース２の先端側に収装して成る遊星減速機構１０と、ケース２内に配設したブレーキ装置２０ａとを有して構成されいる。

この実施の形態では、原動機５と遊星減速機構１０を液密に仕切る隔壁２ａはケース２の基端２ｂ側に設けてあり、ブレーキ装置２０ａは遊星減速機機構１０側に位置しブレーキパッド２３ａが遊星減速機構１０の潤滑油で湿潤状態に保たれた湿式ブレーキ装置となっている。

このブレーキ装置２０ａにおけるピストン２５、２５は、ケース２の内面に沿って摺動するように設けられ、軸線を中心にしたケース２と同心円のリング状を呈しており、内歯歯車１２のディスク部１２ａを挟んでディスク部１２ａの前後両側に配設されている。

ピストン２５とケース２の内面との間でピストン外周りの油圧室２４ａが形成されており、この油圧室２４ａはケース２に穿設された油圧の導入孔２ｃにより図指しない油圧回路に接続されている。ピストン外周りの油圧室２４ａの前後にはＯリング２５ａ、２５ａが嵌装されている。

このピストン２５、２５の先端には、ピストン２５の先端面の幅よりも広幅のリング状のパッド取付板２６、２６が設けられている。このパッド取付板２６、２６にはピストン２５の先端面の幅とほぼ同じ幅の円形帯状のブレーキパッド２３ａ、２３ａが貼設されており、ブレーキパッド２３ａ、２３ａの外側には所定間隔をおいて開きコイルバネ２３を取り付ける為の円形凹所２８が形成されている。また、パッド取付板２６、２６の外周には、歯状の回り止め２９が形成されている。

そして、内歯歯車１２のディスク部１２ａを挟んで対向するパッド取付板２６、２６の間には、開きコイルバネ２３が対向する円形凹所２８、２８にその両端部を係着して配設されている。

この実施の形態では、ブレーキ装置２０ａが作動すると、ディスク部１２ａを介して内歯歯車１２の前後両側全面に制動圧力がかかり、安定した制動効果が得られる。また、ブレーキ装置２０ａは、大型のピストン２５一対を組み込むことで構成されているので経済的である。

ブレーキ装置２０がＯＦＦ状態のときは、開きコイルバネ２７の開きによりピストン２５、２５が後退して内歯歯車１２のディスク部１２ａからブレーキパッド２３ａ、２３ａが完全に離隔した非接触状態に維持される。したがって、内歯歯車１２の空転時のブレーキ装置による抵抗が全くなく、傾斜あるいは垂直の状態であっても不要トルクを消費することなく使用することができる。

本発明の電動減速装置の好ましい第一の実施の形態を示す部分断面図。 図１のＡ矢視方向を示す断面図。 本発明の電動減速装置の好ましい第二の実施の形態を示す部分断面図。 図３の電動減速装置のブレーキ装置に使用されるブレーキパッド及びパッド取付板を示す正面図。

符号の説明

１ 電動減速機，５ 原動機，６ 回転軸，９ 軸受，１０ 遊星減速機構，１２ 内歯歯車，１２ａ ディスク部，１３ 出力軸，１６ ロータ，２０、２０ａ ブレーキ装置，２１ シリンダ，２３、２３ａ ブレーキパッド，２５
ピストン，２６ パッド取付板，２７ 開きコイルバネ

Claims (3)

1. 原動機の回転を内歯歯車が回転可能な遊星減速機構を介して出力軸に伝達する電動減速機において、前記内歯歯車の外周にディスク部を一体に形設すると共に前記ディスク部を前後両側から挟圧するブレーキ装置を設けたことを特徴とする電動減速機。
2. ブレーキ装置のピストンが軸線を中心にした前記ディスク部円周線上の複数箇所に配設されていることを特徴とする請求項１の電動減速機。
3. ブレーキ装置のピストンが軸線を中心にケースの内面に沿って設けられたケースと同心円のリング状のピストンであり、前記ピストンの先端に設けたパッド取付板に円形のブレーキパッドを貼設すると共に、ディスク部を挟んで対向する前記パッド取付板の間の複数箇所に開きコイルバネを配設したことを特徴とする請求項１記載の電動減速機。
   

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