JP2017198281A - 遊星歯車減速機 - Google Patents

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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