JP2014105749A - 遊星歯車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】遊星軸の公転運動を規制することで回転力を内歯歯車と一体化されたケーシングから取り出す構造の遊星歯車装置において、ケーシング内に封入される潤滑油の量が少なくても、遊星軸の周りの軸受を十分に潤滑する。
【解決手段】遊星歯車装置１０は、遊星ピン２０に軸受（円筒ころ）２２を介して支持された遊星歯車２４と内歯歯車２８Ａとを有する。遊星ピン２０は、内歯歯車２８Ａの軸心からオフセットして複数配置される。内歯歯車２８Ａと一体化されたケーシング３０から回転出力を取り出すように、遊星ピン２０の公転運動が規制されている。ケーシング３０内には、複数の遊星ピン２０のうち一部の遊星ピンの周りの軸受が浸漬される量の潤滑油が封入されている。ケーシング３０と一体的に回転する部分には、回転時に内部に潤滑油を保持する保持部が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、遊星歯車装置に関する。

フォークリフト等の作業車両の車輪を駆動する車輪駆動装置において、装置内に減速機構として遊星歯車装置が組み込まれたものが知られている。図１は、特許文献１に記載のそのような車輪駆動装置の断面図である。車輪駆動装置のハウジング９はボルトＢによってフランジＣに固定され、フランジＣはボルト穴Ｄに挿通されるボルトによって図示しない車体に固定される。ハウジング９内には、減速機である遊星歯車機構Ｅとディスクブレーキ６とが収められている。装置の車体外側に位置するハブ１２には、ボルトＡによって図示しないホイールが締結される。

国際公開第００／３６３１７号公報

一般に、減速機として遊星歯車装置を使用する場合、遊星歯車装置のケーシング内に潤滑油が封入される。潤滑油内で部品が回転することによる攪拌抵抗を抑制するために、潤滑油は、遊星歯車装置の一部、例えば下半分が浸漬する程度の量が封入されていることが多い。また、減速した出力が、遊星歯車を支持するキャリアから取り出される。この構成では、遊星歯車装置の内歯歯車が固定され、遊星歯車は、内歯歯車の軸心からオフセットして複数配置された遊星軸に軸受を介して支持されている。そして、複数の遊星軸が太陽歯車の周りを公転しつつ、遊星軸に支持された遊星歯車が自転する。遊星歯車装置のケーシング内に封入されている潤滑油の量が少なくても、遊星軸が公転することで、遊星軸と遊星歯車の間にある全ての軸受が順に潤滑油に浸漬するので、潤滑性能に問題は生じない。

一方、遊星軸の公転運動を規制し、代わりに回転出力を内歯歯車（およびこれと一体化されたケーシング）から取り出す構造では、ケーシング内に封入されている潤滑油の量が少ない場合、油面よりも上方に位置する遊星軸の周りの軸受（遊星軸と遊星歯車の間にある軸受）には潤滑油が行き渡らず、潤滑が不十分になってしまうおそれがある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、減速した回転力を内歯歯車から取り出す構造の遊星歯車装置において、ケーシング内に封入される潤滑油の量が少なくても、公転運動が規制された遊星軸の周りの軸受の十分な潤滑が確保される構造を提供することにある。

本発明のある態様は、遊星軸に軸受を介して支持された遊星歯車と内歯歯車とを有し、遊星軸が内歯歯車の軸心からオフセットして複数配置される遊星歯車装置である。内歯歯車と一体化されたケーシングから回転出力を取り出すように、遊星軸の公転運動が規制され、ケーシング内に、複数の遊星軸のうち一部の遊星軸の周りの軸受が浸漬される潤滑油が封入されており、ケーシングと一体的に回転する部分に、潤滑油を保持する保持部を有している。

この態様によると、ケーシングと一体的に回転する部分に潤滑油を保持する保持部を設けることで、保持部から流出する潤滑油が、遊星歯車と遊星軸の間にある軸受に供給されるようにした。したがって、ケーシング内に封入される潤滑油の量が少なくても、遊星歯車を支持する軸受を十分に潤滑することができる。

なお、遊星歯車装置は、単純遊星型、内歯歯車の中心からオフセットした位置に複数本の偏心体軸が配置される振り分けタイプの偏心揺動型のいずれであってもよい。「遊星軸」とは、単純遊星型であれば遊星ピンのことを指し、振り分けタイプの偏心揺動型であれば偏心体軸のことを指す。

以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、減速した回転力を内歯歯車から取り出す構造の遊星歯車装置において、ケーシング内に封入される潤滑油の量が少なくても、公転運動が規制された遊星軸の周りの軸受を十分に潤滑することができる。

従来技術に係る車輪駆動装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係る遊星歯車装置が組み込まれた車輪駆動装置を中心軸を含む鉛直面で切断したときの断面図である。 図２内のＧ−Ｇ線に沿った断面図である。 図２内のＧ−Ｇ線に沿った断面図の別の例である。 図２内のＦ部の拡大図である。 （ａ）は端面に案内溝が形成されたプレートの一例を示し、（ｂ）は端面に案内溝が形成された遊星歯車の一例を示す図である。

図２は、本発明の一実施形態に係る遊星歯車装置が組み込まれた車輪駆動装置１００を中心軸を含む鉛直面で切断したときの断面図である。図３は、図２内のＧ−Ｇ線に沿った、中心軸に対して垂直な面で切断したときの断面図である。車輪駆動装置１００は、例えばフォークリフト等の作業車両に使用される。

車輪駆動装置１００は、単純遊星型の遊星歯車装置である減速機１０と、図２の左側すなわち車体内側で減速機１０に連結される図示しないモータとを備える。

モータの出力軸は、減速機１０の入力軸１６と兼用される。入力軸１６の外側面の一部には、遊星歯車機構の太陽歯車として機能する外歯歯車１６Ａが圧入されている。なお、必要な減速比に応じて、減速機１０の前段に、平行軸歯車機構や遊星歯車機構等の他の減速機構を設けてもよい。

外歯歯車１６Ａに外接噛合して、複数（図示の例では三つ）の遊星歯車２４が配置されている。遊星歯車２４は、内歯体２８の内周面に形成された内歯歯車２８Ａに内接噛合している。内歯体２８とケーシング３０とは別々に形成されている。内歯体２８に形成された穴２８Ｂを通して、ケーシング３０に形成されたねじ穴３０Ｄにボルト２９をねじ込むことで、両者が締結される。なお、内歯体２８には座ぐり穴２８Ｃを形成して、ボルト２９の頭部を座ぐり穴内に収容すると好ましい。内歯体２８とケーシング３０とが一体形成されていてもよい。

遊星歯車２４の軸方向車体側（車体内側）には車体フレーム（図示せず）に固定される第１キャリア体３４が配置され、軸方向反車体側（車体外側）にはボルト３６および遊星ピン２０を介して第１キャリア体３４と一体に連結された第２キャリア体３８が配置されている。

遊星ピン（遊星軸）２０は、内歯歯車２８Ａの軸心からオフセットされた位置で軸方向に延びるように、第１キャリア体３４および第２キャリア体３８によって支持される。遊星ピン２０は、第１キャリア体３４に形成された凹部３４Ｄと、第２キャリア体３８に形成された凹部３８Ａとにその両端がそれぞれ圧入されている。遊星ピン２０を第１および第２キャリア体３４、３８で支持することによって、遊星ピン（遊星軸）２０の公転運動が規制される。

遊星ピン２０の中間部の外側面と遊星歯車２４とは、複数の円筒ころ２２を介して接しており、遊星ピン２０に対して遊星歯車２４を自転自在に支持する軸受を構成している。複数の円筒ころ２２は、軸方向両端に配置されたプレート２３によって軸方向の移動が規制されている。

第１キャリア体３４のうち、遊星歯車２４を支持していない部分には、軸方向外側に延び出す柱部３４Ｃが形成されている。この柱部３４Ｃの軸方向外側端面にはねじ穴３４Ｆが形成されている。第２キャリア体３８の柱部３４Ｃに面する部分には、座ぐり孔３８Ｃが形成されている。座ぐり孔３８Ｃを通してねじ穴３４Ｆにボルト３６をねじ込むことで、第１キャリア体３４と第２キャリア体３８とが締結される。

第２キャリア体３８には、車体外側に面する端面から凹部３８Ａに貫通する抜きタップ３８Ｂが設けられている。この抜きタップ３８Ｂにボルトをねじ込んで遊星ピン２０の端面を車体内側に押すことによって、凹部３８Ａに圧入されている遊星ピン２０から、第２キャリア体３８を容易に取り外すことが可能になる。このような抜きタップを第２キャリア体３８の座ぐり孔３８Ｃの近傍に設けてもよい。この場合、第１キャリア体３４の柱部３４Ｃと第２キャリア体３８との接触面を、抜きタップへのボルトのねじ込みによって車体内側に向けて押し出して、遊星ピン２０から第２キャリア体３８を取り外すことができる。

減速機１０のケーシング３０は略円筒形をなしている。ケーシング３０の車体内側の内周に形成された凹部３０Ａに第１主軸受４６が嵌入されており、第１主軸受４６を介して第１キャリア体３４の外周にケーシング３０が回転自在に支持される。また、ケーシング３０は車体外側に縮径部を有しており、この縮径部の内周に形成された凹部３０Ｃに第２主軸受４７が嵌入されている。この第２主軸受４７を介して第２キャリア体３８の外周にケーシング３０が回転自在に支持される。なお、第１および第２主軸受４６、４７は、ケーシング３０に対して圧入されていてもよいし、隙間嵌めされた後に図示しない止め輪でケーシング３０に固定されてもよい。

第１および第２主軸受４６、４７は開放型の軸受であり、後述するように、ケーシング３０内に封入された潤滑油によって潤滑される。

ケーシング３０の車体外側の端面には、ボルト４９によってホイール４８が連結され、このホイール４８にフォークリフト（図示せず）のタイヤ５０が装着される。減速機１０は、タイヤ５０の軸方向範囲内（図２の二点鎖線の範囲内）に収められている。

第２キャリア体３８の外周面に形成されたねじ穴にはベアリングナット５６が螺合されている。第２主軸受４７の内輪４７Ｃがベアリングナット５６の左端面と接触し、第２主軸受４７の外輪４７Ｂはケーシング３０の凹部３０Ｃと接触している。また、第１主軸受４６の外輪４６Ｂがケーシング３０の凹部３０Ａと接触し、第１主軸受４６の内輪４６Ｃが第１キャリア体３４に形成された内輪規制面３４Ａと接触している。この結果、第１および第２主軸受４６、４７が嵌入されたケーシング３０の軸方向の移動は、ベアリングナット５６によって規制されている。

第２キャリア体３８とケーシング３０と主軸受４６、４７とを組み付ける際に、ベアリングナット５６の押し込み量を変更することで、主軸受４６、４７に与える与圧を調整することができる。

ベアリングナット５６の車体外側には、該ベアリングナットを外部から覆うカバー６０がボルト６２によってケーシング３０の端面に取り付けられる。

第１主軸受４６の内輪４６Ｃは、第１キャリア体３４の外周に形成された肩部に嵌入されている。内輪４６Ｃの軸方向の移動は、車体内側の内輪規制面３４Ａによって規制されている。

第１主軸受４６よりも車体内側には、ケーシング３０の内周と第１キャリア体３４の外周面（以下、「オイルシール配置面」という）３４Ｂとの間を封止するオイルシール７０も設けられている。オイルシール７０は、ケーシング３０の内周に形成された凹部３０Ｂに嵌入されており、そのリップが第１キャリア体３４のオイルシール配置面３４Ｂに接するように配置される。

続いて、車輪駆動装置１００の作用を説明する。図示しないモータの出力軸の回転が、スプラインを介して減速機１０の入力軸１６に伝達される。入力軸１６が回転すると太陽歯車１６Ａが回転し、遊星ピン２０によって公転運動が規制された遊星歯車２４が自転する。太陽歯車と遊星歯車、および遊星歯車と内歯歯車の歯数差に応じて、入力軸の回転に対して減速された回転速度にて、内歯歯車２８Ａと一体化されているケーシング３０が回転する。したがって、減速機の回転出力がケーシング３０から取り出され、ケーシング３０にボルト４９によって固定されているホイール４８を介してフォークリフトのタイヤ５０が回転する。

遊星歯車装置を収容するケーシング３０内には、回転摺動部品を潤滑するために潤滑油が封入されている。通常の使用では、潤滑油内で部品が回転することによる攪拌抵抗を抑制するために、潤滑油は、遊星歯車装置の一部が浸漬する程度の量が封入される。例えば、出力軸が水平な状態で、図２、３に矢印で示す位置に油面が来るようにされる。

上述したように、本実施形態では、遊星ピン（遊星軸）２０の公転運動が規制されている一方、内歯歯車と一体化されたケーシング３０が回転する。したがって、図３から理解されるように、油面より下側に位置する二つの遊星歯車２４ｂ、２４ｃ内の遊星ピン２０と円筒ころ２２は潤滑油内に完全に浸漬される一方、油面より上側に位置する一つの遊星歯車２４ａ内の遊星ピン２０と円筒ころ２２は完全に潤滑油の外部にある。図４に示すように車輪駆動装置が上下反転して配置された場合は、二つの遊星歯車２４ｂ、２４ｃ内の遊星ピン２０と円筒ころ２２が潤滑油の外部に出てしまう。この結果、一部の遊星ピン２０および円筒ころ２２への潤滑油の供給が十分に行われず、この箇所での回転損失や発熱量の増加といった問題が生じ得る。

そこで、本実施形態では、ケーシング３０と一体的に回転する部分に、油面下にあるとき内部に潤滑油を保持し、油面外で保持した潤滑油を流出させる保持部を設けるようにした。

図２内のＦ部の部分拡大図である図５を参照して、保持部について説明する。本実施形態では、内歯体２８をケーシング３０に締結するボルト２９を受け入れる座ぐり穴２８Ｃが、潤滑油の保持部として機能している。すなわち、座ぐり穴２８Ｃが油面下にあるとき、座ぐり穴内に潤滑油が流入し、油面外に出ると、座ぐり穴から潤滑油が流出し、その一部が円筒ころ２２および遊星ピン２０に向けて流れて潤滑の役割を果たす。このような座ぐり穴は、通常、内歯体２８の車体内側端面に周方向に複数設けられるので、ケーシング３０の回転中は継続的に潤滑油が供給される。なお、座ぐり穴と略同径の位置に、保持部としての機能のみを有する穴を追加して設けてもよい。

内歯体２８に座ぐり穴が形成されていない場合は、ボルト２９の頭部に設けられている工具穴２９Ａを保持部として使用してもよい。

図５に示すように、第１キャリア体３４の車体外側端面に面取りまたはアールを付けた案内部３４Ｇを形成するとよい。こうすると、保持部として機能する座ぐり穴２８Ｃから流出する潤滑油を円筒ころ２２および遊星ピン２０へ確実に導くことができ、潤滑油の供給量を増やすことができる。

図６（ａ）は、プレート２３を車体外側から観察したときの平面図である。プレート２３の車体外側端面（ころ２２側の端面）には、外周から内周に向けて延びる案内溝２３Ｄが設けられている。これにより、第１キャリア体３４の案内部３４Ｇから流れてくる潤滑油を、遊星ピン２０と円筒ころ２２との接触面まで案内することができる。

図６（ｂ）は、遊星歯車２４を車体内側から観察したときの平面図である。プレート２３と同様に、遊星歯車２４の車体内側端面にも外周から内周に向けて延びる案内溝２４Ｄが設けられており、第１キャリア体３４の案内部３４Ｇから流れてくる潤滑油を、遊星ピン２０と円筒ころ２２との接触面まで案内することができる。

上述のように、第１主軸受４６の外輪４６Ｂはケーシング３０とともに回転するので、第１主軸受４６内の空間にも潤滑油が掻き揚げられる。そこで、この空間を潤滑油の保持部として積極的に利用してもよい。この場合、複数の転動体４６Ａを等間隔に保持するためのリテーナ４６Ｄに、潤滑油を案内部３４Ｇに案内する溝などの構造を設けてもよい。

以上説明したように、本実施形態によると、遊星軸の公転運動を規制することで回転力を内歯歯車と一体化されたケーシングから取り出す構造の遊星歯車装置において、ケーシングと一体的に回転する部分に潤滑油を保持する保持部を設け、この保持部から流出する潤滑油が、遊星歯車と遊星軸の間にある軸受（円筒ころ）に供給されるようにした。これにより、ケーシング内に封入される潤滑油の量が少なくても、遊星歯車を支持する軸受を十分に潤滑することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

実施の形態では、座ぐり穴等の穴や軸受内の空間を、潤滑油を保持する保持部として利用することを述べたが、保持部はこれら以外の任意の構造であってよい。例えば、ケーシング３０または内歯体２８に取り付けられ、ケーシング３０の回転時に潤滑油をかき上げる羽根部材であってもよい。

実施の形態では、単純遊星型の遊星歯車減速機について説明した。しかしながら、このタイプの減速機に限らず、例えば、内歯歯車の中心からオフセットした位置に複数本の偏心体軸（遊星軸）が配置され、揺動する外歯歯車と偏心体軸との間に軸受が配置されるタイプの偏心揺動噛合型の遊星歯車減速機のように、内歯歯車と一体化されたケーシングから回転出力を取り出す任意のタイプの減速機構に対しても本発明を適用することができる。

１０ 減速機（遊星歯車機構）、 １６ 入力軸、 ２０ 遊星ピン、 ２２ 円筒ころ（軸受）、 ２３ プレート、 ２３Ｄ 案内溝、 ２４ 遊星歯車、 ２４Ｄ 案内溝、 ２８ 内歯体、 ２８Ａ 内歯歯車、 ２８Ｂ 座ぐり部、 ２９Ａ 工具穴、 ３０ ケーシング、 ３４ 第１キャリア体、 ３４Ｇ 案内部、 ３８ 第２キャリア体、 ４６ 第１主軸受、 ４６Ｄ リテーナ、 ４７ 第２主軸受、 １００ 車輪駆動装置。

Claims (8)

1. 遊星軸に軸受を介して支持された遊星歯車と内歯歯車とを有し、前記遊星軸が前記内歯歯車の軸心からオフセットして複数配置される遊星歯車装置であって、
   前記内歯歯車と一体化されたケーシングから回転出力を取り出すように、前記遊星軸の公転運動が規制され、
   前記ケーシング内に、前記複数の遊星軸のうち一部の遊星軸の周りの軸受が浸漬される潤滑油が封入されており、
   前記ケーシングと一体的に回転する部分に、潤滑油を保持する保持部を有することを特徴とする遊星歯車装置。
2. 前記保持部は、前記ケーシングの周方向に複数形成された穴であることを特徴とする請求項１に記載の遊星歯車装置。
3. 前記内歯歯車が形成された内歯体と前記ケーシングとが別部材であり、
   前記内歯体を前記ケーシングに締結するボルトの頭部に設けられている工具穴が前記保持部として機能することを特徴とする請求項１または２に記載の遊星歯車装置。
4. 前記内歯歯車が形成された内歯体と前記ケーシングとが別部材であり、
   前記内歯体を前記ケーシングに締結するボルトを受け入れる座ぐり穴が前記保持部として機能することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の遊星歯車装置。
5. 前記遊星軸を支持するキャリア部材に、前記保持部から流出する潤滑油を前記軸受に案内する案内部が設けられることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の遊星歯車装置。
6. 前記遊星歯車の軸方向端面に、前記保持部から流出する潤滑油を前記軸受に案内する案内部が設けられることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の遊星歯車装置。
7. 前記軸受の軸方向移動を規制するプレートに、前記保持部から流出する潤滑油を前記軸受に案内する案内部が設けられることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の遊星歯車装置。
8. 前記ケーシングを回転自在に支持するケーシング軸受内の空間が前記保持部として機能し、
   前記ケーシング軸受の転動体を保持するリテーナに、潤滑油を前記遊星歯車の軸受に案内する案内部が設けられることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の遊星歯車装置。

Images