JP2017198281A - 遊星歯車減速機 - Google Patents

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直人 寺川
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Abstract

【課題】遊星歯車機構の潤滑油との回転抵抗を抑え、遊星歯車機構により撹拌される潤滑油の温度上昇を抑える。
【解決手段】ケーシング1内に同一軸線上に回転可能に支持される入力軸2と出力軸3との間に、入力軸2の回転を出力軸3に減速して伝達する遊星歯車機構4を組み込んだものであり、入力軸2が軸方向に貫通する入力軸用油穴19を有し、ケーシング1から突き出した入力軸2の一端部が蓋部12により覆われており、蓋部12の内部がケーシング1内に連通し、潤滑油供給源から潤滑油をケーシング1内へ供給する供給配管5が蓋部12に接続されるようにした。
【選択図】図1

Description

この発明は電動モータ等から伝達される入力軸の回転を遊星歯車機構を介して減速し、出力軸に伝達する遊星歯車減速機に関する。
従来、電動モータ等から伝達される入力軸の回転を、遊星歯車機構を介して減速し、出力軸に伝達するようにした遊星歯車減速機が知られている。
このような遊星歯車減速機としては、例えば、ケーシング内に同じ軸線上に回転可能に配置される入力軸及び出力軸と、入力軸と出力軸との間に組み込まれた遊星歯車機構とを備えるものがある。
この遊星歯車減速機は、遊星歯車機構を構成するキャリアの回転を規制し、内歯歯車をケーシングと一体固定して、内歯歯車とケーシングとを回転することで、ケーシング内の油浴の潤滑油を掻き上る。これにより、入力軸を回転可能に支持する転がり軸受、遊星歯車をキャリアに対して回転可能に支持する転がり軸受等の軸受部への潤滑を行うようにしている(例えば、特許文献1参照)。
また、上述した遊星歯車減速機としては、遊星歯車機構を構成する内歯歯車の回転を規制し、遊星歯車を回転させつつ公転させて、キャリアを回転することで、ケーシング内の油浴の潤滑油を掻き上げて、上記の転がり軸受等の軸受部への潤滑を行うものがある。
特開2014−105749号公報
特許文献1に記載された遊星歯車減速機は、入力軸を回転可能に支持する転がり軸受を効果的に潤滑するため、少なくとも、ケーシング内の潤滑油油面の高さを入力軸の軸線上の高さとする必要があった。
この場合、遊星歯車機構のうち、入力軸の軸線よりも下部が潤滑油に浸かる状態となり、太陽歯車、遊星歯車及び内歯歯車は、潤滑油との回転抵抗が大きくなるという問題があった。
また、ケーシング内の潤滑油は、太陽歯車、遊星歯車の回転時の撹拌による発熱量が大きくなるという問題があった。
上述の内歯歯車の回転を規制するようにした遊星歯車減速機についても、特許文献1に記載された遊星歯車減速機と同様の問題があった。
そこで、この発明の課題は、遊星歯車機構の潤滑油との回転抵抗を抑え、遊星歯車機構により撹拌される潤滑油の温度上昇を抑えることにある。
前記の課題を解決するために、この発明に係る遊星歯車減速機としては、
ケーシングと、そのケーシング内に同一軸線上に配置され、転がり軸受を介して回転可能に支持される入力軸及び出力軸と、前記入力軸の回転を前記出力軸に減速して伝達する遊星歯車機構と、前記ケーシングに接続され、潤滑油供給源から潤滑油を前記ケーシング内へ供給する供給配管とを備え、
前記遊星歯車機構が前記入力軸の外周に設けられる第一太陽歯車と、前記ケーシングに一体化される第一内歯歯車と、前記第一太陽歯車及び第一内歯歯車に噛み合う複数の第一遊星歯車と、前記それぞれの第一遊星歯車を前記入力軸の軸線周りで回転可能に支持する第一キャリアとを有する遊星歯車減速機において、
前記入力軸は、軸方向に貫通する入力軸用油穴を有し、一端部が前記ケーシングから突き出した状態であり、前記ケーシングが前記入力軸の一端部を覆う蓋部を有し、その蓋部の内部が前記ケーシングの内部に連通しており、前記供給配管が前記蓋部に接続されている構成を採用することができる。
この構成によると、供給配管から供給される潤滑油は、蓋部内に溜り、入力軸の一端側から入力軸用油穴を通って、入力軸の他端側へ供給されるので、入力軸はその両端部の転がり軸受が潤滑され得る。
前記遊星歯車機構が、前記入力軸に対して他端側の同一軸線上に配置され、前記第一キャリアと一体回転する中間軸と、その中間軸の外周に設けられる第二太陽歯車と、前記ケーシングと一体化される第二内歯歯車と、前記第二太陽歯車及び第二内歯歯車に噛み合う複数の第二遊星歯車と、前記それぞれの第二遊星歯車を前記中間軸の軸線周りで回転可能に支持する第二キャリアとを有し、
前記中間軸が軸方向に貫通する中間軸用油穴を有し、前記第一キャリアがその径方向中央に筒状のボス部を有し、前記ボス部内で前記入力の他端面と前記中間軸の一端面が対向する状態である構成を採用することができる。
この構成によると、入力軸の入力軸用油穴を通って供給される潤滑油が第一キャリアのボス部内において、中間軸の中間軸用油穴へ供給されるので、中間軸はその両端部の転がり軸受が潤滑され得る。
前記中間軸がその中間軸用油穴に連通し、前記中間軸の外径面に開口する分岐穴を有し、前記分岐穴の開口が前記第一キャリアのボス部の内面を臨む状態である構成を採用することができる。
この構成によると、中間軸用油孔から供給される潤滑油は一部が分岐穴に入り込む。このため、中間軸内での潤滑油の保持量が増えて、中間軸の他端側への潤滑油の供給量を増やすことができる。
以上のように、この発明は、供給配管から供給される潤滑油により、入力軸の両端部の転がり軸受が潤滑されるので、ケーシング内の潤滑油の油面の高さを遊星歯車機構が有する転がり軸受への潤滑に必要な最小限の高さとすることできる。
また、上記のようにケーシング内の潤滑油の油面の高さを必要な最小限の高さとすることで、遊星歯車機構の潤滑油との回転抵抗を抑え、遊星歯車機構により撹拌される潤滑油の温度上昇を抑えることができる。
実施形態の遊星歯車減速機の縦断面図 図1の一部切り欠いた縦断面拡大図 図1のA−A線に沿った断面図 図1のB−B線に沿った断面図
以下、図面に基づいて、この発明の実施形態を説明する。この実施形態の遊星歯車減速機は、図1、2に示すように、ケーシング1と、ケーシング1内に同一軸線上に配置され、回転可能に支持される入力軸2及び出力軸3と、入力軸2の回転を出力軸3に減速して伝達する遊星歯車機構4と、ケーシング1に接続され、潤滑油供給源から潤滑油をケーシング1内へ供給する供給配管5とを備える。
ケーシング1は、筒状をなし、軸方向に三分割された第一分割体6、第二分割体7、及び第三分割体8を有する。第一分割体6及び第二分割体7は、その軸方向の対向面に第一分割体6と第二分割体7とに跨って第一凹部9が形成されている。
また、第二分割体7及び第三分割体8には、その軸方向の対向面に第二分割体7と第三分割体8とに跨って第二凹部10が形成されている。
第一凹部9内に遊星歯車機構4の第一内歯歯車22が嵌め合わされ、第一分割体6と第二分割体7が既存の締結具の締結により結合一体化される。また、第二凹部10内に遊星歯車機構4の第二内歯歯車28が嵌め合わされ、第二分割体7と第三分割体8が既存の締結具の締結により結合一体化される。
第一分割体6は一端側が閉塞し、径方向中央部分に形成された軸挿通孔11に入力軸2が挿入されている。入力軸2は、ケーシング1の第一分割体6から一端部が突き出した状態となっている。
また、ケーシング1は、第一分割体6から突き出す入力軸2の一端部を覆う蓋部12を有する。蓋部12は、円筒状をなし、筒軸方向一端部が閉塞し、他端側が開放している。蓋部12は、その内部がケーシング1の第一分割体6の内部に連通している。
また、蓋部12は、内部に入力軸2の回転を規制する湿式ブレーキ13と、入力軸2の逆入力を防止する一方向クラッチ14とが組み込まれ、その上端部分に供給配管5が接続されている。
ケーシング1の第一分割体6に電動モータ15のロータ軸15aが回転可能に支持される。ロータ軸15aの回転が、第一分割体6内に組み込まれたギヤ減速機構16の歯車17を介して入力軸2に減速して伝達されるようになっている。
入力軸2は、一端部が第一分割体6の軸挿通孔11から突き出しており、歯車17のボス部17aに一体回転するように挿通されている。入力軸2は、歯車17のボス部17aの外周部に嵌められる一対の転がり軸受18、18を介して第一分割体6に対して回転可能に支持されている。
一対の転がり軸受18、18は、第一分割体6の軸挿通孔11の外縁部と、第一分割体6の他端面部6aの内周部とにそれぞれ嵌められる。
入力軸2は、軸方向に貫通する入力軸用油孔19と、軸方向一端面で開口し、軸方向の途中位置にまで延びる補助油穴20とを有する。入力軸用油孔19と補助油穴20とは、入力軸2の軸線を挟んで径方向反対側にそれぞれ配置されている。
入力軸用油孔19は、これに連通し、入力軸2の外径面に開口する複数の分岐穴19aを有する。それぞれの分岐穴19aは、歯車17のボス部17aよりも入力軸2の一端部側寄りに配置されている。
補助油穴20は、これに連通し、入力軸2の外径面で開口する複数の分岐穴20aを有する。それぞれの分岐穴20aは、歯車17のボス部17a付近に配置されている。
入力軸2の他端部には、遊星歯車機構4が連結されている。遊星歯車機構4は、第一遊星歯車機構4aと第二遊星歯車機構4bとが軸方向に並んで二段に組み込まれたものである。
第一遊星歯車機構4aは、入力軸2の他端部寄りの外周に一体形成された第一太陽歯車21と、第一太陽歯車21の径方向外側でケーシング1と一体化された第一内歯歯車22と、第一太陽歯車21及び第一内歯歯車22に噛み合う複数の第一遊星歯車23と、第一遊星歯車23を入力軸2の軸線周りに自転可能に支持する第一キャリア24とからなる。
第一キャリア24は、軸方向に対向する一対の円環板部24a、24bと、これらの間の周方向複数箇所に配置された柱部24cと、隣り合う柱部24cの間に配置された複数のキャリアピン24dとを有する(図3参照)。
一対の円環板部24a、24bは、中心が入力軸2と同じ軸線上に配置され、柱部24cにより軸方向に間隔をおいて一体化されている。一端側に位置する円環板部24aは、入力軸2が挿通され、その内周部において、第一分割体6の他端面部6aの内周部に嵌められた転がり軸受により回転可能に支持されている。
他端側に位置する円環板部24bは、内周部に軸方向他端側へ突き出す円筒状のボス部24eを有する。ボス部24eは、軸方向一端側において、入力軸2の他端部を転がり軸受25を介して回転可能に支持する。また、ボス部24eは、第二分割体7の径方向内向きに延びる内周面部7aに嵌められた転がり軸受により回転可能に支持されている。
それぞれのキャリアピン24dは、一対の円環板部24a、24bに貫通し、軸方向に並ぶ一対の転がり軸受を介して、第一遊星歯車23を回転可能に支持する。
第二遊星歯車機構4bは、第一キャリア24と一体回転する中間軸26と、中間軸26の他端部寄りの外周に一体形成された第二太陽歯車27と、第二太陽歯車27の径方向外側でケーシング1と一体化された第二内歯歯車28と、第二太陽歯車27及び第二内歯歯車28に噛み合う複数の第二遊星歯車29と、第二遊星歯車29を中間軸26の軸線周りに自転可能に支持する第二キャリア30とからなる。
中間軸26は、入力軸2の他端側に入力軸2と同じ軸線上に配置され、軸方向に貫通する中間軸用油孔31と、中間軸用油孔31に連通し入力軸2の外径面に開口する複数の分岐穴31aを有する。
中間軸26は、その一端部が第一キャリア24のボス部24e内に挿入された状態で、入力軸2と同じ軸線上に配置されている。第一キャリア24のボス部24e内において、中間軸26の一端側端面は入力軸2の他端側端面と対向する状態となっている。
中間軸用油孔31は、中間軸26の軸線上に形成されており、分岐穴31aは、その開口が第一キャリア24のボス部24eの内面を臨む状態となっている。
第二キャリア30は、軸方向に対向する一対の円環板部30a、30bと、これらの間の周方向複数箇所に配置された柱部30cと、隣り合う柱部30cの間に配置された複数のキャリアピン30dとを有する(図4参照)。
一対の円環板部30a、30bは、中心が入力軸2と同じ軸線上に配置され、柱部30cにより軸方向に間隔をおいて一体化される。一端側に位置する円環板部30aは、中間軸26が挿通され、その内周部において、第二分割体7の内周面部7aの内周部に嵌められた転がり軸受により回転可能に支持されている。
他端側に位置する円環板部30bは、図1に示すように、内周部に軸方向他端側へ突き出す円筒状のボス部30eを有する。ボス部30eは、軸方向一端側において、内周部に嵌め合わされた転がり軸受32を介して、中間軸26の他端部を回転可能に支持している。ボス部30eは、第三分割体8の一端面部8aの内周部に嵌められた転がり軸受により、回転可能に支持されている。
他端側に位置する円環板部30bは、ボス部30e中央の開口部が円板体33により閉塞されており、ボス部30eが中空の出力軸3に対して一体回転するように連結されている。
図1に示すように、第三分割体8の一端面部8aの内周部にシール34が取り付けられる。シール34により、第三分割体8の一端面部8aと、ボス部30e及び出力軸3との間からの潤滑油の漏洩を防止している。
ケーシング1は、内部に潤滑油が溜められており、遊星歯車機構4における各転がり軸受を油浴潤滑している。ケーシング1は、第三分割体8の下部に接続された戻り配管40がポンプ(図示省略)に接続され、ポンプに接続された供給配管5が蓋部12の上端部、第一分割体6の一端面部6b、及び第二分割体7の上端部に分岐して接続されている(図1の一点鎖線参照)。
蓋部12の上端部に接続された供給配管5は、蓋部12内に潤滑油を供給する。第一分割体6の一端面部6bに接続された供給配管5は、ギヤ歯車機構16の歯車17の上方の二箇所に配置され、歯車17の歯面に潤滑油を供給するようになっている。
さらに、第二分割体7の上端部に接続される供給配管5は、第一内歯歯車22に対して軸方向他端側の第一キャリア24のボス部24eの上方に配置されている。
供給配管5は、潤滑油供給源とされるケーシング1内の潤滑油を循環することにより、ケーシング1内へ供給するものである。なお、潤滑供給源としては、ケーシング1内の潤滑油を適用せずに、別途外部備えた油浴内の潤滑油を適用してもよい。
このように形成された遊星歯車減速機は上記の構造からなり、電動モータ15を駆動すると、まず、ロータ軸15aの回転がギヤ歯車機構16により減速して入力軸2に伝達される。
すると、遊星歯車機構4の第一遊星歯車機構4aでは、入力軸2と一体の第一太陽歯車21が回転して、それぞれの第一遊星歯車23が第一太陽歯車21および第一内歯歯車22との噛み合いにより自転しながら入力軸2の軸線周りに公転する。それぞれの第一遊星歯車23の公転が第一キャリア24を介して第二遊星歯車機構4bの中間軸26に伝達される。
遊星歯車機構4の第二遊星歯車機構4bでは、中間軸26と一体の第二太陽歯車27が回転して、それぞれの第二遊星歯車29が第二太陽歯車27および第二内歯歯車28との噛み合いにより自転しながら中間軸26のまわりに公転する。それぞれの第二遊星歯車29の公転が第二キャリア30を介して出力軸3に伝達される。
出力軸3は、ギヤ減速機構16及び軸方向二段の遊星歯車機構4の作用によって、電動モータ15の回転速度から大きく減速された回転速度で回転することとなる。
この実施形態の遊星歯車減速機は、ケーシング1の蓋部12に接続された供給配管5から潤滑油が供給されると、蓋部12内を経て、入力軸2の入力軸用油孔19及び補助油穴20内に潤滑油が供給される。
入力軸用油孔19に潤滑油が供給されると、入力軸2の他端部にまで潤滑油が達し、入力軸2の他端面を伝って、入力軸2の他端部の転がり軸受25が潤滑される。ここで、第一キャリア24のボス部24e内において、入力軸2の他端部及び中間軸26の一端部が対向する状態となっている。
この状態において、入力軸2の入力軸用油孔19を通る潤滑油は、第一キャリア24のボス部24e内において、入力軸2と中間軸26との対向面の間に溜る。そして、中間軸26の中間軸用油孔31を通り、中間軸26の軸方向他端部に達する。中間軸26の軸方向他端部に達した潤滑油によって、中間軸26の他端部の転がり軸受32が潤滑される。
このように、入力軸2の他端部の転がり軸受25及び中間軸26の他端部の転がり軸受32が潤滑されるので、これらの転がり軸受25及び転がり軸受32を潤滑するために、ケーシング1内の潤滑油の油面の高さを入力軸2の軸線C上(図1参照)とする必要がない。
すなわち、ケーシング1内の潤滑油の油面の高さHを遊星歯車機構4の第一遊星歯車23、第二遊星歯車29が有する転がり軸受への潤滑に必要な最小限の高さ(図1、3及び4参照)とすることできる。
上記のようにケーシング1内の潤滑油の油面の高さを必要な最小限の高さHとすることで、遊星歯車機構4の潤滑油との回転抵抗が抑えられて、遊星歯車機構4により撹拌される潤滑油の温度上昇を抑えることができる。
また、補助油穴20に潤滑油が供給されると、分岐穴20aを通る潤滑油によって、ギヤ減速機構16の歯車17を支持する転がり軸受18が潤滑される。
なお、この実施形態では遊星歯車機構4は、第一遊星歯車機構4aと第二遊星歯車機構4bとが軸方向二段に組み込まれたものであるが、一段の遊星歯車機構のみが組み込まれたものとしてもよい。一段の遊星歯車機構のみとした場合、第一キャリア24に対して、出力軸3を一体回転するように連結すればよい。
1 ケーシング
2 入力軸
3 出力軸
4 遊星歯車機構
4a 第一遊星歯車機構
4b 第二遊星歯車機構
5 供給配管
6 第一分割体
6a 他端面部
6b 一端面部
7 第二分割体
7a 内周面部
8 第三分割体
8a 一端面部
9 第一凹部
10 第二凹部
11 軸挿通孔
12 蓋部
13 湿式ブレーキ
14 一方向クラッチ
15 電動モータ
15a ロータ軸
16 ギヤ減速機構
17 歯車
17a ボス部
18、25、32 転がり軸受
19 入力軸用油孔
19a、20a、31a 分岐穴
20 補助油穴
21 第一太陽歯車
22 第一内歯歯車
23 第一遊星歯車
24 第一キャリア
24a、24b、30a、30b 円環板部
24c、30c 柱部
24d、30d キャリアピン
24e、30e ボス部
26 中間軸
27 第二太陽歯車
28 第二内歯歯車
29 第二遊星歯車
30 第二キャリア
31 中間軸用油孔
33 円板体
34 シール
40 戻り配管
C 軸線
H 潤滑油の油面高さ

Claims (4)

  1. ケーシングと、そのケーシング内に同一軸線上に配置され、転がり軸受を介して回転可能に支持される入力軸及び出力軸と、前記入力軸の回転を前記出力軸に減速して伝達する遊星歯車機構と、前記ケーシングに接続され、潤滑油供給源から潤滑油を前記ケーシング内へ供給する供給配管とを備え、
    前記遊星歯車機構が前記入力軸の外周に設けられる第一太陽歯車と、前記ケーシングに一体化される第一内歯歯車と、前記第一太陽歯車及び第一内歯歯車に噛み合う複数の第一遊星歯車と、前記それぞれの第一遊星歯車を前記入力軸の軸線周りで回転可能に支持する第一キャリアとを有する遊星歯車減速機において、
    前記入力軸は、軸方向に貫通する入力軸用油穴を有し、一端部が前記ケーシングから突き出した状態であり、前記ケーシングが前記入力軸の一端部を覆う蓋部を有し、その蓋部の内部が前記ケーシングの内部に連通しており、前記供給配管が前記蓋部に接続されていることを特徴とする遊星歯車減速機。
  2. 前記遊星歯車機構が、前記入力軸に対して他端側の同一軸線上に配置され、前記第一キャリアと一体回転する中間軸と、その中間軸の外周に設けられる第二太陽歯車と、前記ケーシングと一体化される第二内歯歯車と、前記第二太陽歯車及び第二内歯歯車に噛み合う複数の第二遊星歯車と、前記それぞれの第二遊星歯車を前記中間軸の軸線周りで回転可能に支持する第二キャリアとを有し、
    前記中間軸が軸方向に貫通する中間軸用油穴を有し、前記第一キャリアがその径方向中央に筒状のボス部を有し、前記ボス部内で前記入力の他端面と前記中間軸の一端面が対向する状態であることを特徴とする請求項1に記載の遊星歯車減速機。
  3. 前記中間軸がその中間軸油穴に連通し、前記中間軸の外径面に開口する分岐穴を有し、前記分岐穴の開口が、前記第一キャリアのボス部の内面を臨む状態であることを特徴とする請求項2に記載の遊星歯車減速機。
  4. 前記供給配管が前記ケーシングに対して前記第一キャリアのボス部の上方に接続されていることを特徴とする請求項2または3に記載の遊星歯車減速機。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112228546A (zh) * 2020-12-10 2021-01-15 江苏国茂减速机股份有限公司 一种行星减速机及其润滑系统

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