JP2011241874A

JP2011241874A - 遊星歯車潤滑装置

Info

Publication number: JP2011241874A
Application number: JP2010113176A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Nozaki; 昌之野崎
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2010-05-17
Filing date: 2010-05-17
Publication date: 2011-12-01

Abstract

【課題】内歯歯車と遊星歯車の噛み合い部の潤滑を図ることによって、遊星歯車を支持する転がり軸受の外輪の温度上昇の抑制を図ることを課題とする。
【解決手段】前記の課題を解決するために、転がり軸受２９の外輪３２の上端面に設けた油捕集リング３６に貫通穴４１を設け、その油捕集リング３６によって捕集した潤滑油を軸受内部に取り込むとともに、その一部を前記貫通穴４１を通じて、内歯歯車２３の歯２３ａと遊星歯車２４の歯２４ａの噛み合い部２８に供給するようにした。
【選択図】図２

Description

この発明は、遊星歯車型の減速装置又は増速装置（以下、単に「遊星歯車減速装置」と称する。）における潤滑装置に関し、特に遊星歯車の潤滑装置に関するものである。

遊星歯車減速装置における遊星歯車潤滑装置として、従来から特許文献１に開示されたものが知られている。同文献に開示されたものを図６及び図７に示し、その概要を次に説明する。

この場合の遊星歯車減速装置は、入出力軸が縦向きに配置された縦型であり、入力軸１に太陽歯車２を設け、その太陽歯車２と、その周りに固定された内歯歯車３との間に遊星歯車４を介在し、その遊星歯車４の支持軸５と一体の遊星キャリヤ６を出力軸７と一体化した構造である。

前記遊星歯車４は、その支持軸５の周りに介在された転がり軸受８により自転しつつ太陽歯車２の周りを公転し、前記遊星キャリヤ６を介して出力軸７をその公転速度で減速回転させる。前記の入力と出力を入れ替えると、増速装置として使用できることは周知のとおりである。

この場合の遊星歯車４の潤滑装置は、その遊星歯車４の転がり軸受８の上方に給油ノズル９が下向きに固定され、前記転がり軸受８の内輪１０と外輪１１の間に潤滑油を噴射又は滴下することにより供給するようにしている。

しかし、内輪１０の上端面に落下した潤滑油は、その内輪１０が公転しているため、その回転に伴う遠心力によって外輪１１の方向にはね飛ばされる。そのため、潤滑油が軸受内部に流入し難く、軸受の潤滑が十分に行われ難い問題がある。

この問題を解決すべく、前記特許文献１に係る発明においては、図７に示したように、転がり軸受８の外輪１１の上端面の内周に沿って、内向きに開放された凹部を形成する油捕集リング１２を装着し、外向きにはね飛ばされた潤滑油を捕集し、軸受内部へ取り込むようにしている。

特開平１１−１０１３３３号公報（図４）

一方、特許文献１には記載されていないが、前記の遊星歯車減速装置においては、以下のような問題がある。

即ち、伝達トルクが増大すると、遊星歯車４の歯４ａと内歯歯車３の歯３ａとの噛み合い部１３における発熱量が増大するため、遊星歯車４と一体の外輪１１の温度が上昇する。これにより、外輪１１の軌道面１４と転動体１５との接触面での潤滑油の粘度低下を招来し、潤滑不良の要因となる。

また、外輪１１の温度が上昇することによって内輪１０との温度差が大きくなるために、運転時において当該転がり軸受８のラジアルすき間が大きくなり、軸受の疲労寿命低下の要因となる。これらの問題は、前記の油捕集リング１２のみによっては解決することはできない。

そこで、この発明は、前記の油捕集リング１２によって外方へはね飛ばされる潤滑油を軸受内部へ取り込むとともに、内歯歯車３と遊星歯車４との噛み合い部１３の潤滑を図ることによって、外輪１１の温度上昇の抑制を図ることを課題とする。

前記の課題を解決するために、この発明は、太陽歯車、その周りに同芯状態に固定された内歯歯車、前記太陽歯車と内歯歯車の間に介在された遊星歯車、前記遊星歯車の支持軸に連結された遊星キャリヤとからなり、前記太陽歯車の支持軸と前記遊星キャリヤの支持軸のいずれか一方を入力軸、他方を出力軸とし、かつこれらの軸を縦形に配置して用いられ、前記遊星歯車と支持軸の間に介在された転がり軸受の上方に給油ノズルが下向きに配置され、前記転がり軸受の外輪の上端面に油捕集リングが設けられた遊星歯車潤滑装置において、前記油捕集リング又は前記外輪のいずれかに径方向の給油貫通部が設けられた構成とした。前記油捕集リングの上面に多数の放熱フィンを設ける場合もある。

前記の構成によると、油捕集リングによって捕集された潤滑油が、転がり軸受の内部に取り込まれる一方、その一部が外輪の回転に伴う遠心力により、給油貫通部を通じて遊星歯車と内歯歯車の噛み合い部に供給される。

以上のように、この発明によれば、外方にはね飛ばされる潤滑油を油捕集リングによって捕集し、これを転がり軸受の内部へ効率的に取り込むことができるだけでなく、その一部を給油貫通部から外周側へ流すことにより、軸受外輪を冷却し、さらに遊星歯車と内歯歯車との噛み合い部も潤滑することができる。これにより、その噛み合い部、遊星歯車、これと一体の軸受外輪を冷却し、潤滑油の温度上昇を抑制することができる。

また、前記油捕集リングに放熱フィンを設けることにより、前記軸受外輪の冷却効果を一層向上させることができる。

は、遊星歯車減速装置の概略断面図である。（ａ）は、実施形態１の遊星歯車潤滑装置の断面図、同（ｂ）は同（ａ）の一部拡大断面図である。は、同上の平面図である。（ａ）は、実施形態２の遊星歯車潤滑装置の断面図、同（ｂ）は同（ａ）の一部拡大断面図、同（ｃ）は同（ｂ）のｃ−ｃ線の断面図である。は、同上の平面図である。は、従来例の遊星歯車減速装置の概略断面図である。は、同上の遊星歯車潤滑装置の断面図である。

以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

[実施形態１]
図１に示したように、遊星歯車潤滑装置２０を備えた遊星歯車減速装置の基本構造は、前述の先行技術のもの（図６、図７参照）と同様である。即ち、遊星歯車減速装置２０は、入出力軸が縦向きに配置された縦型であり、入力軸２１に太陽歯車２２を設け、その太陽歯車２２と、太陽歯車２２の周りに固定された内歯歯車２３との間に遊星歯車２４を介在している。その遊星歯車２４の支持軸２５と一体の遊星キャリヤ２６を出力軸２７と一体化している。

前記遊星歯車２４は、その支持軸２５の周りに介在された転がり軸受２９により自転しつつ太陽歯車２２の周りを公転し、前記遊星キャリヤ２６を介して出力軸２７をその公転速度で減速回転させる。前記の入力と出力を入れ替えると、増速装置として使用することができる。

図２（ａ）に示したように、前記の内歯歯車２３の歯２３ａと遊星歯車２４の歯２４ａは、噛み合い部２８において相互に噛み合う。転がり軸受２９は、内輪３１と外輪３２の間に、くし形の保持器３３によって保持された複列のころ３４を介在したものである。外輪３２は遊星歯車２４の内径側に一体化され、両者は一部品を構成している。当該部品の相対的に内周側の部分を外輪３２、外周側の部分を遊星歯車２４と称する。

遊星歯車潤滑装置２０は、前記の転がり軸受２９と、その転がり軸受２９の上方に下向きに固定された給油ノズル３５及び外輪３２の上端面に設けられた油捕集リング３６とにより構成される。

前記の油捕集リング３６は、鋼又はアルミニュームにより形成され、図２（ｂ）に示したように、環状のベース部３７と、その上部の内周面に片寄って設けられた規制壁３８と、その規制壁３８の内周面上端に内方へ突き出して設けられたつば部３９とを有する環状のものである。前記のつば部３９より低い位置において規制壁３８の内周面と外周面を径方向に貫通する貫通穴４１が全周の複数個所に所定間隔をおいて設けられている（図３参照）。この貫通穴４１が「特許請求の範囲」にいう「給油貫通部」を構成している。

前記の油捕集リング３６は、外輪３２の上端面おいて、その内周面に沿って形成された取り付け用の段差部４４にベース部３７が嵌合され、接着、ねじ止め等により固定される。

前記の規制壁３８とつば部３９は共通の上端面４２を有する。その上端面４２に、図示のように多数の放熱フィン４３が設けられる（図３参照）。各放熱フィン４３は、外輪３２の熱を奪ってこれを外部に放熱する作用を行う。図３に示したように、各放熱フィン４３を上端面４２の幅一杯に形成するとともに、放射方向の基準線に対し回転方向（矢印Ａ参照）に一定の傾斜角αを付与することによりその表面積を増大させるようにしている。

傾斜角αは、落下した潤滑油の流れの方向が内周方向に変えられるような角度、例えば、外輪３２の回転方向Ａに対して放熱フィン４３の外端側が内端側に先行する角度αが３０°〜４５°に設定される。

図２（ａ）に示したように、前記と同一構造の放熱フィン４３付きの油捕集リング３６を外輪３２の下端面にも設けることが望ましい。このように構成すると、軸受内部から軸受下方に流下した潤滑油を下側の油捕集リング３６で捕集し、貫通穴４１を経て、噛み合い部２８の下部に供給することができる。また、下側の放熱フィン４３も、上側の放熱フィン４３と同様に外輪３２の放熱作用を行う。

実施形態１の遊星歯車潤滑装置２０は以上のようなものであり、次にその作用について説明する。

遊星歯車減速装置が駆動されると、遊星歯車２４が太陽歯車２２の周りを自転しつつ公転する。このとき、遊星歯車２４を支持する転がり軸受２９の内輪３１は、支持軸２５と一体に公転のみ行う。外輪３２は、遊星歯車２４とともに公転しつつ自転する。遊星歯車２４が給油ノズル３５の下方を通過するときに潤滑油が転がり軸受２９の上面に滴下又は噴射される。

内輪３１と外輪３２の間に落下した潤滑油は、転がり軸受２９の内部に供給され、内輪３１及び外輪３２の軌道面４５、４６を潤滑する。また、内輪３１の上端面に落下した潤滑油のうち、内輪３１の公転に伴う遠心力の作用によって外方に飛ばされものは油捕集リング３６の内周面で捕集され、転がり軸受２９の内部に取り込まれる。

上記のようにして油捕集リング３６の内周面に捕集された潤滑油の一部は、外輪３２の回転に伴う遠心力によって貫通穴４１を通って油捕集リング３６から外部に流出し、遊星歯車２４を経てその歯２４ａと内歯歯車２３の歯２３ａとの噛み合い部２８に達し、その部分を潤滑する。これにより噛み合い部２８における発熱が抑制され、同時に遊星歯車２４及び外輪３２の温度上昇が抑制される。

また、外輪３２の熱は油捕集リング３６を経て放熱フィン４３から放熱されるので、外輪３２の温度上昇はその放熱作用によっても抑制される。

さらに、油捕集リング３６の上端面４２に落下した潤滑油は、放熱フィン４３が傾斜角αを有することにより上端面４２の内周方向に流れの方向が変えられ、転がり軸受２９の内部へ取り込まれる。

なお、放熱フィン４３を有する油捕集リング３６を外輪３２の下端面にも設けた場合は、軸受内部から下方に流出した潤滑油を噛み合い部２８の下部に供給することができ、その部分の潤滑を行うことができる。この場合は放熱フィン４３が増えるので放熱効果が倍増する。

[実施形態２]
次に、図４及び図５に示した実施形態２の遊星歯車潤滑装置は、基本的な構造は前記の実施形態１の場合と同様であるが、給油貫通部としての前記の貫通穴４１に代えて、外輪３２と遊星歯車２４の上端面に連通溝４７を設けた点において相違している。

即ち、図４（ａ）に示したように、外輪３２の上端面において、その内周面に沿って形成された取り付け用の段差部４４を径方向に横断してこれより深い連通溝４７が周方向に所定間隔をおいて複数個所設けられる（図５参照）。各連通溝４７の外端は遊星歯車２４上端面を経て外周部の歯２４ａに達する。この連通溝４７によって、転がり軸受２９の内部と遊星歯車２４の歯２４ａの間が連通される。実施形態２の場合は、この連通溝４７が特許請求の範囲にいう「給油貫通部」を構成する。

この連通溝４７は、外輪３２の下端面に油捕集リング３６が設けられる場合は、図４（ａ）に示したように、外輪３２と遊星歯車２４の下端面に設けられる。

その他の構成は、前記実施形態１の場合と同様であるので、同一部分には同一符号を付して示すにとどめ、その説明を省略する。

実施形態２の遊星歯車潤滑装置２０は、以上のようなものであり、その作用も実施形態１の場合と同様であるが、この場合は、油捕集リング３６によって捕集された潤滑油の一部が前記の連通溝４７を経て噛み合い部２８に直接供給される。その他の作用は実施形態１の場合と同様であるので、その説明を省略する。

１入力軸
２太陽歯車
３内歯歯車
３ａ歯
４遊星歯車
４ａ歯
５支持軸
６遊星キャリヤ
７出力軸
８転がり軸受
９給油ノズル
１０内輪
１１外輪
１２油捕集リング
１３噛み合い部
１４軌道面
１５転動体
２０遊星歯車潤滑装置
２１入力軸
２２太陽歯車
２３内歯歯車
２３ａ歯
２４遊星歯車
２４ａ歯
２５支持軸
２６遊星キャリヤ
２７出力軸
２８噛み合い部
２９転がり軸受
３１内輪
３２外輪
３３保持器
３４ころ
３５給油ノズル
３６油捕集リング
３７ベース部
３８規制壁
３９つば部
４１貫通穴
４２上端面
４３放熱フィン
４４段差部
４５、４６軌道面
４７連通溝

Claims

太陽歯車、その周りに同芯状態に固定された内歯歯車、前記太陽歯車と内歯歯車の間に介在された遊星歯車、前記遊星歯車の支持軸に連結された遊星キャリヤとからなり、前記太陽歯車の支持軸と前記遊星キャリヤの支持軸のいずれか一方を入力軸、他方を出力軸とし、かつこれらの軸を縦形に配置して用いられ、前記遊星歯車と支持軸の間に介在された転がり軸受の上方に給油ノズルが下向きに配置され、前記転がり軸受の外輪の上端面に油捕集リングが設けられた遊星歯車潤滑装置において、前記油捕集リング又は前記外輪のいずれかに径方向の給油貫通部が設けられたことを特徴とする遊星歯車潤滑装置。
前記転がり軸受の外輪と遊星歯車が一部品によって形成されたことを特徴とする請求項１に記載の遊星歯車潤滑装置。
前記給油貫通部が、前記油捕集リングのベース部上部の規制壁に設けられた径方向の貫通穴によって形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の遊星歯車潤滑装置。
前記給油貫通部が、前記外輪と油捕集リングの境界部分において当該外輪の端面に設けられ、油捕集リングの両側に通じた連通溝であることを特徴とする請求項１又は２に記載の遊星歯車潤滑装置。
前記連通溝の外端部が、前記遊星歯車の歯溝に達していることを特徴とする請求項４に記載の遊星歯車潤滑装置。
前記油捕集リング及び給油貫通部が、前記外輪の上下両端面に設けられたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の遊星歯車潤滑装置。
前記油捕集リングの上面に放熱フィンが設けられたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の遊星歯車潤滑装置。
前記放熱フィンが、径方向の基準線に対し回転方向に一定角度傾斜したことを特徴とする請求項７に記載の遊星歯車潤滑装置。
前記放熱フィンが、前記外輪の端面に存在する潤滑油を外周側から内周側へ潤滑油の流れを作る方向に設けられたことを特徴とする請求項７又は８に記載の遊星歯車潤滑装置。