JP2013204814A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ファンの設けられていない軸の軸受支持部を効率的に冷却することのできる動力伝達装置を得る。
【解決手段】減速機ケーシング３０と、入力軸（第１軸）１２と、中間軸（第２軸）１６と、を備え、入力軸１２は、減速機ケーシング３０から突出した突出部１２Ａを有し、当該突出部１２Ａにファン４０が設けられる減速機１０において、ファン４０を覆うファンカバー５０が、減速機ケーシング３０の側面３０Ｂ、３０Ｃに沿って中間軸１６の軸受支持部３６、３８に向けて延在する延在部７１を有し、かつ該延在部７１は、ファン４０側から該軸受支持部３６、３８側に向けて、減速機ケーシング３０の側面３０Ｂ、３０Ｃに近づくように傾斜している。
【選択図】図１

Description

本発明は、動力伝達装置に関する。

例えば、特許文献１において、図６に示されるような減速機構９０８を有する減速機９１０が開示されている。この減速機９１０は、入力軸９１２の先端に設けられたベベルピニオン９１４と、中間軸９１６に設けられると共にこのベベルピニオン９１４と噛合するベベルギヤ９１８と、を備えた直交減速機である。中間軸９１６にはさらに中間ピニオン９２０が備えられ、中間ピニオン９２０は、出力軸９２２に設けられた出力ギヤ９２４と噛合している。

入力軸９１２は、モータ側軸受９２６および反モータ側軸受９２８で支持されている。入力軸９１２のモータ側軸受９２６は、減速機ケーシング９３０から（その一部として）突出して配置された軸受ケーシング９３０Ａに収容されている。なお、中間軸９１６は、軸受９３２、９３４を有する軸受支持部９３６、９３８によって支持されている。

この減速機９１０においては、入力軸９１２のモータ側は、この軸受ケーシング９３０Ａから更に突出している。この入力軸９１２の突出部９１２Ａには、ファン（冷却ファン）９４０が取り付けられている。

ファン９４０にはファンカバー９５０が付設されている。これにより、ファン９４０によって引き起こされた空気流によって、特に、入力軸９１２の軸受ケーシング９３０Ａを効率的に冷却するとともに、合わせて減速機ケーシング９３０全体の冷却を行うようにしている。

特開２００５−３０８０７０号公報（図４）

特許文献１において開示された構造では、確かにファン９４０の設けられている入力軸９１２の軸受ケーシング９３０Ａの近傍の冷却については良好に行うことができたものの、例えばファン９４０の設けられた入力軸９１２から距離的に離れている中間軸９１６の軸受支持部９３６、９３８の冷却については、必ずしも良好に行えないことがある、というのが実情であった。

本発明は、このような従来の問題を解消するためになされたものであって、ファンの設けられていない軸の軸受支持部を効率的に冷却することのできる動力伝達装置を提供することをその課題としている。

本発明は、ケーシングと、第１軸と、第２軸と、を備え、前記第１軸は、前記ケーシングから突出した突出部を有し、当該突出部にファンが設けられる動力伝達装置において、前記ファンを覆うファンカバーが、前記ケーシングの側面に沿って前記第２軸の軸受支持部に向けて延在する延在部を有し、かつ該延在部は、前記ファン側から該軸受支持部側に向けて、前記ケーシングの側面に近づくように傾斜している構成とすることにより、上記課題を解決したものである。

本発明においては、ケーシングから突出した第１軸にファンが設けられ、このファンのファンカバーが、ケーシングの側面に沿って（第１軸とは別の）第２軸の軸受支持部に向けて延在されている。なお、上記構成において、「ケーシングの側面」とは、ケーシングの外表面のうち、第２軸の軸受支持部が存在する面を指すものとする。

ファンカバーの延在部は、ファン側から第２軸の軸受支持部側に向けてケーシングの側面に近づくように傾斜している。この結果、ファンからの空気流を、流速の低下を抑えながら第２軸の軸受支持部にまで導くことができ、ファンの設けられている第１軸から距離的に離れている第２軸の軸受支持部を効率的に冷却することができる。

本発明によれば、ファンの設けられていない軸の軸受支持部を効率的に冷却することのできる動力伝達装置を得ることができる。

本発明の実施形態の一例に係る減速機の構成を示す斜視図 上記減速機の側面図 上記減速機の正面図 上記減速機の（ファンカバーを透視した）平面図 側部カバー体を複数の角度から見た模式図 従来の動力伝達装置（減速機）の構成の一例を示す断面図

以下、図面に基づいて本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態の一例に係る減速機（動力伝達装置）の構成を示す斜視図、図２〜図４は、それぞれ該減速機の側面図、正面図、およびファンカバーを透視した平面図である。

この実施形態に係る減速機１０の減速機構８は、既に説明した図６の減速機９１０の減速機構９０８と基本的に同一である。したがって、適宜図６を合わせて参照した上で、説明に当たって図６と実質的に同一の部位には下２桁が同一の符号を用いることとする。

図１〜図４（および図６）を参照して、この減速機１０は、減速機ケーシング３０と、入力軸（第１軸）１２と、該入力軸１２と直交している中間軸（第２軸）１６と、を備えている。入力軸１２は、減速機ケーシング３０の一部である軸受ケーシング３０Ａ内に収容されたモータ側軸受（図６参照）２６と、反モータ側軸受（図６参照）２８とで支持されている。中間軸１６は、軸受支持部３６、３８に設けられた軸受（図６参照）３２、３４によって減速機ケーシング３０に支持されている。

入力軸１２は、減速機ケーシング３０の軸受ケーシング３０Ａから更に突出した突出部１２Ａを有している。突出部１２Ａにはキー１３を介してファン（冷却ファン）４０が取り付けられている。ファン４０には、ファンカバー５０が付設されている。

ファンカバー５０は、モータ（図示略）側の軸と直角の背面部５１、該背面部５１から連続して形成された第１、第２案内部５２、５３を備える。

ファンカバー５０の背面部５１の径方向中央には、貫通孔５１Ａが形成されている。なお、図示はしないが、貫通孔５１Ａの外側に多数の小孔が形成されることもある。この背面部５１に形成された貫通孔５１Ａ（および多数の小孔）が、当該ファンカバー５０の空気吸入口を構成している。

ファン４０は、入力軸１２がいずれの方向に回転しても、取り込んだ空気を径方向外側に送り出すように構成されている。送り出された空気流を減速機１０側に向かわせるために、ファンカバー５０の背面部５１に、第１、第２案内部５２、５３が連続して形成されている。すなわち、第１、第２案内部５２、５３は、ファン４０の回転によって径方向外側に送り出された空気流を減速機１０側に方向を変えて導く案内機能を果たす部位に相当している。この実施形態は、便宜上、この第１、第２案内部５２、５３の部分を、「基端部５５」と称することとする。

ファンカバー５０の基端部５５の第１案内部５２は、中間軸１６に向かうに従ってファン４０の軸心Ｏ１に対してより径が大きくなっている（軸心Ｏ１から遠ざかっている）。具体的には、第１案内部５２は、第１鉛直面５２Ａ、第１水平面５２Ｂ、および第１連結面５２Ｃを備える。第１案内部５２の第１鉛直面５２Ａは、減速機ケーシング３０の側面（第２軸の軸受支持部がある面：この実施形態では鉛直に立設されている２面）３０Ｂ、３０Ｃと平行な鉛直縁５２Ａ１を有するように延在されている。第１水平面５２Ｂは、減速機ケーシング３０の上下面（減速機ケーシング３０の２つの側面３０Ｂ、３０Ｃを連結している水平な面）３０Ｄ、３０Ｅと平行な水平縁５２Ｂ１を有するように延在されている。第１連結面５２Ｃは、第１鉛直面５２Ａと第１水平面５２Ｂとを連結している。

ファンカバー５０の基端部５５の第２案内部５３は、ファン４０の軸心Ｏ１とほぼ平行に延在している。この第２案内部５３も、減速機ケーシング３０の側面３０Ｂ、３０Ｃと平行な鉛直縁５３Ａ１を有するように延在された第２鉛直面５３Ａと、減速機ケーシング３０の上下面３０Ｄ、３０Ｅと平行な水平縁５３Ｂ１を有するように延在された第２水平面５３Ｂと、該第２鉛直面５３Ａと第２水平面５３Ｂとを連結している第２連結面５３Ｃとで構成されている。

このように、本実施形態では、ファンカバー５０の基端部５５の第１、第２案内部５２、５３を、（ファンの４０の回転軌跡に沿った単純な円形とせずに）このような減速機ケーシング３０の側面３０Ｂ、３０Ｃと平行な鉛直縁５２Ａ１、５３Ａ１を有する第１、第２鉛直面５２Ａ、５３Ａや、上下面３０Ｄ、３０Ｅと平行な水平縁５２Ｂ１、５３Ｂ１を有する第１、第２水平面５２Ｂ、５３Ｂを備えた構成としている。これは、本実施形態では、後述するように、ファン４０の空気流を減速機ケーシング３０の外表面（側面３０Ｂ、３０Ｃ、上下面３０Ｄ、３０Ｅ）に沿うように指向させたいという意図があるためである。

一方、この実施形態に係るファンカバー５０は、該基端部５５から、さらに、減速機ケーシング３０の側面３０Ｂ、３０Ｃに沿って中間軸（第２軸）１６の軸受支持部３６、３８に向けて延在する延在部７１を有している。延在部７１は、この実施形態では、具体的には、ファンカバー５０とは別部材の側部カバー体７０によって構成している。側部カバー体７０は、当該延在部７１に隣接して連結部７２を有している。側部カバー体７０は、この連結部７２を介してファンカバー５０の第２案内部５３にボルト８０によって片持ち状態で固定されている。

図１の斜視図、図４の平面図、および図５の模式図から明らかなように、この延在部７１は、ファン４０側から（第２軸である中間軸１６の）軸受支持部３６、３８側に向けて減速機ケーシング３０の側面３０Ｂ、３０Ｃに近づくようにθ１だけ傾斜している。

より具体的には、この実施形態では、延在部７１の軸方向長さ（入力軸１２の軸方向における長さ）はＬ１であり、基端部５５の軸方向長さＬ２よりも長い（Ｌ１＞Ｌ２）。延在部７１は、全体がほぼ長方形の形状とされ、ファン４０によって送り出されてきた空気流を減速機ケーシング３０の側面３０Ｂ、３０Ｃに近づけるように導く傾斜部７１Ａと、該傾斜部７１Ａに隣接して形成され、空気流が上下方向に拡散するのを防止する曲折部７１Ｂと、で主に構成されている。延在部７１の傾斜部７１Ａは、その始点である起点縁７１Ａ１が、前記ファンカバー５０の基端部５５の第２案内部５３の鉛直縁５３Ａ１と一致しており（減速機ケーシング３０の側面３０Ｂ、３０Ｃと平行な起点縁７１Ａ１を有しており）、該ファン４０側の起点縁７１Ａ１から（第２軸である中間軸１６の）軸受支持部３６、３８側の開口縁７１Ａ２に向けて（傾斜θ１を有して）延在している。開口縁７１Ａ２自体は、減速機ケーシング３０の側面３０Ｂ、３０Ｃと平行である。

図５は、側部カバー体７０を模式的に示したもので、（Ａ）〜（Ｃ）は３面図、（Ｄ）は、内側からみた斜視図である。図５に示されるように、延在部７１の傾斜部７１Ａの内側面（減速機１０の側面に対向している面）７１Ａ３には、フィン７５〜７８が設けられている。この実施形態では、フィン７５〜７８として、中間軸１６に向かう方向の長さＬ４、Ｌ５が異なる複数種類（２種類）のフィン７５、７６と、フィン７７、７８がそれぞれ用意されている。

具体的には、中間軸１６に向かう方向の長さＬ４の短いフィン７５、７６が中央に配置され、その両側（減速機ケーシング３０の上下面３０Ｄ、３０Ｅに近い側）に中間軸１６に向かう方向の長さＬ５の長いフィン７７、７８が配置されている（Ｌ４＜Ｌ５）。各フィン７５〜７８は、延在部７１の傾斜部７１Ａの内側面７１Ａ３に溶接によって固定されており、側部カバー体７０の補強部材としての機能を兼ねている。

延在部７１の傾斜部７１Ａ自体が中間軸１６の軸受支持部３６、３８に向けて減速機ケーシング３０の側面３０Ｂ、３０Ｃに近づくようにθ１だけ傾斜して設けられているため、各フィン７５〜７８の高さも中間軸１６の軸受支持部３６、３８に近くなるほど低くなっている。具体的には、中央のフィン７５、７６の高さは、基端部５５側の高さ（起点縁７１Ａ１での高さ）がｈ１で最も高く、軸受支持部３６、３８側の高さはｈ２で、基端部５５側の高さｈ１より低い（ｈ１＞ｈ２）。また、両側のフィン７７、７８の高さは、基端部５５側の高さがｈ１（中央のフィン７５、７６と同じ）であって最も高く、軸受支持部３６、３８側の開口縁７１Ａ２（開口部７３）での高さｈ３は、中央のフィン７５、７６の軸受支持部３６、３８側の高さｈ２よりもさらに低くなっている（ｈ１＞ｈ２＞ｈ３）。そして、結果として、どのフィン７５〜７８も、減速機ケーシング３０の側面３０Ｂ、３０Ｃ側の端部は、ほぼ面一となるように揃えられている。

但し、各フィン７５〜７８を含む側部カバー体７０は、この実施形態では、減速機ケーシング３０の側面３０Ｂ、３０Ｃには接していない（側面３０Ｂ、３０Ｃとの間に若干の隙間を確保している）。これは、フィン７５〜７８を含む側部カバー体７０が減速機ケーシング３０の側面３０Ｂ、３０Ｃに接していると、該減速機１０の振動が側部カバー体７０に伝達され、該側部カバー体７０（の連結部７２）をファンカバー５０に固定しているボルト８０が緩む恐れがあるためである。尤も、側部カバー体７０は、当該フィン７５〜７８を含めて、敢えて減速機ケーシング３０の側面３０Ｂ、３０Ｃに接するような態様で取り付けるようにしてもよい。この場合には、側部カバー体７０は、減速機ケーシング３０の側面３０Ｂ、３０Ｃから熱伝導によってより積極的に熱を受けることができるようになるため、冷却の効率をより高めることができる。

次に、本減速機１０の作用を説明する。

図示せぬモータの回転によって入力軸（第１軸）１２が回転すると、該入力軸１２にキー１３を介して連結されているファン４０が回転する。これにより、ファンカバー５０の背面部５１に形成された貫通孔５１Ａ（および多数の小孔）を介して空気が取り込まれ、取り込まれた空気は、ファン４０の回転によって径方向外側に空気流として送り出される。送り出された空気流は、ファンカバー５０の基端部５５、具体的には、その第１、第２案内部５２、５３によって減速機１０側に向きが変えられる。そのため、先ず一番熱負荷の高い入力軸（第１軸）１２の軸受ケーシング３０Ａの近傍が強力に冷却される。

ここで、この実施形態では、基端部５５からさらに中間軸１６の軸受支持部３６、３８に向けて、延在部７１が延在されている。この延在部７１は、ファン４０側から該軸受支持部３６、３８側に向けて、（減速機ケーシング３０の側面３０Ｂ、３０Ｃに対して鉛直方向において平行な状態を維持しながら）該減速機ケーシング３０の側面３０Ｂ、３０Ｃに次第に近づくように、当該側面３０Ｂ、３０Ｃに対してθ１だけ傾斜している。すなわち、基端部５５から送り出された段階ではほぼｈ１の高さがあった空気流の通路は、延在部７１を出るときの開口部７３ではｈ３の高さにまで狭められる。一方、延在部７１の両端の曲折部７１Ｂは、空気流の上下方向の拡散を阻止している。そのため、結果として、この実施形態では、単に空気流の流速の低下を抑制するという効果を超えて、（傾斜の角度θ１次第では）むしろ空気流の流速をより高める（加速する）ことさえ可能である。

さらに、本実施形態では、延在部７１の傾斜部７１Ａの内側面７１Ａ３に設けられたフィン７５〜７８として、長さＬ４、Ｌ５が異なる２種類のフィン７５、７６、およびフィン７７、７８が備えられ、中央側に長さＬ４の短いフィン７５、７６が配置され、両側に長さＬ５の長いフィン７７、７８が配置されている。そのため、延在部７１の曲折部７１Ｂの存在と相まって、上面３０Ｄおよび下面３０Ｅに近いフィン７７、７８は、より長い長さＬ５に亘って空気流を整流し、また、中央のフィン７５、７６は短い長さＬ４しかないため（途中でなくなるため）空気流に与える抵抗は最小限に抑えられている。これにより、中間軸１６の軸受支持部３６、３８の近傍に、集中的に速い流速の空気流を当てることができ、ファン４０から遠い位置にある中間軸１６を一層効果的に冷却することができる。因みに、発明者の試験では、中間軸１６の軸受支持部３６、３８の近傍で、従来と比較して、流速で２〜３倍の増加、表面温度で２〜３℃の低下が確認されている。

また、特に両側の長さＬ５の長いフィン７７、７８の整流作用によって空気流の指向性が高められるため、流れが整えられた空気流は延在部７１の開口部７３を出た後も、減速機ケーシング３０の側面３０Ｂ、３０Ｃに沿って流れる。このため、入力軸１２に設けられた（すなわち、減速機１０の最端部に設けられた）ファン４０の空気流を最後まで無駄なく減速機ケーシング３０の冷却に寄与させることができる。

また、これらのフィン７５〜７８は、延在部７１を構成する側部カバー体７０の強度を補強する補強部材としても機能している。本実施形態の場合、側部カバー体７０はファンカバー５０の基端部５５に連結部７２を介して片持ち状態で連結されているため、このフィン７５〜７８の存在による側部カバー体７０の強度の増大は特に有効である。

なお、上記実施形態においては、延在部７１を基端部５５とは別部材である側部カバー体７０で構成し、ボルト８０によって連結するようにしていたが、本発明に係る延在部の連結あるいは形成は、特にこのようなボルト連結に限定されるものではなく、例えば、基端部と溶接するものでもよく、あるいは、基端部と始めから（一部材として）一体化されたものであってもよい。

また、上記実施形態においては、延在部７１（の傾斜部７１Ａ）の内側面７１Ａ３にフィン７５〜７８を設けるようにして整流効果を高めるようにしていたが、本発明においては、延在部には、必ずしもフィンを設ける必要はない。また、設けるにしても、必ずしも複数種類のフィンを備える必要はなく、フィンの配置も上記例に限定されない。さらに、フィンをファンカバーに設けるのではなく、減速機ケーシングの側面側から立設するようにしても同様の効果が得られる。

また、上記実施形態においては、延在部７１の軸方向長さＬ１の方が基端部５５の軸方向長さＬ２より長くなるように構成し、整流効果と流速増大効果を高めていたが、延在部の長さは、基端部よりも短くても、相応の効果は得られる。

また、上記実施形態においては、減速機ケーシング３０の（２面ある）側面３０Ｂ、３０Ｃの双方に、ファンカバー５０の延在部７１を形成するようにしていたが、本発明においては、減速機ケーシング３０の側面３０Ｂ、３０Ｃのいずれか１面にのみ延在部７１を設けるようにしても、相応の効果が得られる。

逆に、減速機ケーシングの側面以外の面についても、前記ファンカバーを補助的に延在させた延在部を設けるようにしてもよい。例えば、上記実施形態の各図に想像線で描写されているように、減速機ケーシング３０の側面３０Ｂ、３０Ｃ以外の面である上面３０Ｄに補助延在部７９を設けるようにしてもよい。なお、想像線で描写されている例においては、軸受支持部３６、３８に向かう延在部７１とは異なる形態の補助延在部７９が形成されている。具体的には、当該想像線で描写された補助延在部７９は、減速機ケーシング３０の上面３０Ｄと平行に（近づかないまま）延在されている。これは、補助延在部７９の場合は、「特定の箇所に集中的に空気流を送る」というような要請があまりないためである。但し、補助延在部についても、（上記軸受支持部に向かう延在部と同様に）第２軸側に近づくほど減速機ケーシングの外表面に近づくように延在させてもよい。これにより、より流速を速める効果が得られる。

また、上記想像線で描写された例では、補助延在部７９の内側面にもフィン８１を設けている（図３参照）。しかし、このフィン８１は省略してもよい。設けるとしても、必ずしも複数種類のフィンを用意する必要はなく、各フィン８１を全て同一の形状（長さ）としてもよい。なお、補助延在部は、減速機ケーシング３０の下面３０Ｅに設けてもよい。

また、上記実施形態においては、動力伝達装置として「直交減速機」が例示されていたが、本発明に係る動力伝達装置は、必ずしも直交減速機である必要はなく、平行軸減速機であっても適用可能である。また、そもそも減速機に限定されるものでもなく、「ケーシングと、第１軸と、第２軸と、を備え、第１軸がケーシングから突出した突出部を有し、当該突出部にファンが設けられるような構成の動力伝達装置」ならば、本発明は適用可能であり、特に第２軸の軸受支持部近傍の冷却に関して同様の作用効果が得られる。

なお、上記実施形態においては、第２軸の対象として第１軸の次段に相当する中間軸１６が取り上げられていたが、本発明に係る第２軸は、必ずしも第１軸の次段の軸である必要はなく、例えば次々段の軸（上記実施形態の例では出力軸）を第２軸と捉え、延在部を当該次々段の軸の軸受支持部に向けて延在させるものであってもよい。この場合、次段の軸の軸受支持部は、延在部に覆われることによって延在部内を通過する空気流により冷却され、延在部から排出された空気流で次々段の軸受支持部が冷却される。

また、上記実施形態では、ファンカバーの基端部の一部がファンの軸心から遠ざかるように形成されていたが、平行であってもよい。

１２…入力軸
１２Ａ…突出部
１６…中間軸
３６、３８…軸受支持部
４０…ファン
５０…ファンカバー
７１…延在部
７１Ａ…傾斜部

Claims (7)

1. ケーシングと、第１軸と、第２軸と、を備え、前記第１軸は、前記ケーシングから突出した突出部を有し、当該突出部にファンが設けられる動力伝達装置において、
   前記ファンを覆うファンカバーが、前記ケーシングの側面に沿って前記第２軸の軸受支持部に向けて延在する延在部を有し、かつ
   該延在部は、前記ファン側から該軸受支持部側に向けて、前記ケーシングの側面に近づくように傾斜している
   ことを特徴とする動力伝達装置。
2. 請求項１において、
   延在部の内側面またはケーシングの側面にフィンが設けられている
   ことを特徴とする動力伝達装置。
3. 請求項２において、
   前記フィンとして、前記第２軸に向かう方向の長さが異なる複数種類のフィンを備えた
   ことを特徴とする動力伝達装置。
4. 請求項３において、
   前記複数種類のフィンとして、中央に前記第２軸に向かう方向の長さが短いフィン、両側に前記第２軸に向かう方向の長さが長いフィンが配置されている
   ことを特徴とする動力伝達装置。
5. 請求項１〜４のいずれかにおいて、
   前記ファンカバーの基端部は、前記ファンの軸心と平行か、遠ざかるように傾斜している
   ことを特徴とする動力伝達装置。
6. 請求項５において、
   前記ファンカバーは、前記延在部の方が前記基端部より前記第１軸の軸方向における長さが長い
   ことを特徴とする動力伝達装置。
7. 請求項１〜６のいずれかにおいて、
   前記ケーシングの前記側面以外の面にも、前記ファンカバーから別の延在部が延在されている
   ことを特徴とする動力伝達装置。

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