JP2019113089A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オイルを用いてモータの冷却性能を向上させることができる駆動装置を提供する。【解決手段】駆動装置４の駆動ユニット６Ａ，６Ｂは、前輪５Ａ，５Ｂを回転させるモータ８と、モータ８の出力軸１６の回転に応じて回転するカウンタギア９と、カウンタギア９と噛み合うカウンタギア１０と、カウンタギア１０の回転を前輪５Ａ，５Ｂに伝達する遊星歯車機構１１と、モータ８、カウンタギア９，１０及び遊星歯車機構１１を収容すると共に、カウンタギア９，１０及び遊星歯車機構１１を潤滑するためのオイルが溜められる筐体１２と、を備え、筐体１２におけるカウンタギア９，１０の間には、カウンタギア９，１０により掻き上げられたオイルが流れるオイル流路３３が設けられており、筐体１２における遊星歯車機構１１とモータ８との間には、オイル流路３３を流れたオイルが流れるオイル流路３４が設けられている。【選択図】図４

Description

本発明は、駆動装置に関する。

従来の駆動装置としては、例えば特許文献１に記載されている技術が知られている。特許文献１に記載の駆動装置は、走行用モータと、この走行用モータのモータ軸にスプライン嵌合されたファーストギアと、このファーストギアの下側に配置され、ファーストギアと噛合するセカンドギアと、このセカンドギアの中央に固着されたサンギアと、このサンギアの回りをリングギアを介して公転するプラネタリギアと、このプラネタリギアを回転自在に固着したキャリアと、このキャリアの外周にスプライン嵌合されたハブとを備えている。ファーストギア、セカンドギア、サンギア、プラネタリギア及びリングギアは、ドライブケース内に収容されている。このような駆動装置において、走行用モータより発生する動力がファーストギアからセカンドギア、サンギア及びプラネタリギアを介してキャリアに伝わり、更にキャリアからハブを介してホイールに伝わることで、ホイールが駆動される。

特開２００６−２９８３６１号公報

上記従来技術においては、ファーストギア、セカンドギア、サンギア、プラネタリギア及びリングギアを潤滑するためのオイルがドライブケース内に入っている。しかし、オイルは、走行用モータの冷却としては使われていない。このため、走行用モータの発熱による走行用モータの出力制限が発生しやすくなる。

本発明の目的は、オイルを用いてモータの冷却性能を向上させることができる駆動装置を提供することである。

本発明の一態様は、左右１対の車輪をそれぞれ回転駆動させる１対の駆動ユニットを具備した駆動装置において、駆動ユニットは、車輪を回転させるモータと、モータの出力軸の回転に応じて回転する第１ギアと、第１ギアと噛み合う第２ギアと、第２ギアの回転を車輪に伝達する歯車機構と、モータ、第１ギア、第２ギア及び歯車機構を収容すると共に、第１ギア、第２ギア及び歯車機構を潤滑するためのオイルが溜められる筐体と、を備え、筐体における第１ギアと第２ギアとの間には、第１ギア及び第２ギアにより掻き上げられたオイルが歯車機構に向けて流れる第１オイル流路が設けられており、筐体における歯車機構とモータとの間には、第１オイル流路を流れたオイルがモータに向けて流れる第２オイル流路が設けられていることを特徴とする。

このような駆動装置においては、モータが駆動されると、モータの出力軸の回転が第１ギア、第２ギア及び歯車機構を介して車輪に伝達され、車輪が回転する。このとき、筐体内の底部に溜められたオイルは、第１ギア及び第２ギアにより掻き上げられ、筐体における第１ギアと第２ギアとの間に設けられた第１オイル流路を歯車機構に向けて流れる。そして、第１オイル流路を流れたオイルは、筐体における歯車機構とモータとの間に設けられた第２オイル流路をモータに向けて流れ、筐体内の底部に溜まる。このように筐体内をオイルが循環することで、オイルによりモータが冷却される。これにより、モータの冷却性能が向上する。

歯車機構は、第２ギアと同軸上に設けられたサンギアと、サンギアの周囲に配置されたリングギアと、車輪と連結され、円板状のキャリア本体を有する遊星キャリアと、キャリア本体に周方向に沿って回転可能に取り付けられ、サンギア及びリングギアとそれぞれ噛み合う複数の遊星ギアと、を有し、第２オイル流路は、筐体におけるキャリア本体とモータとの間に設けられていてもよい。このような構成では、第２ギアの回転によってサンギアが回転し、サンギアの回りを各遊星ギアが公転することで遊星キャリアが回転し、その回転が車輪に伝達される。このとき、第１オイル流路を流れたオイルが遊星キャリアのキャリア本体により掻き上げられて第２オイル流路を流れるようになる。

キャリア本体の外周面には、キャリア本体によりオイルを掻き上げる際にオイルが溜まる切欠部が設けられていてもよい。このような構成では、第１オイル流路を流れたオイルがキャリア本体により効果的に掻き上げられるため、筐体内におけるオイルの循環がスムーズに行われる。

第２オイル流路は、筐体内の底部に溜められたオイルの液面よりも高い位置に配置されていてもよい。このような構成では、筐体内の底部から第２オイル流路へのオイルの逆流が防止されるため、安定したモータの冷却効果が得られる。

筐体は、モータが固定されるモータブラケットと、歯車機構が固定されるフレームと、モータブラケット及びフレームと協働してモータ、第１ギア、第２ギア及び歯車機構を収容するケースと、を有し、第１オイル流路は、ケースにおける第１ギアと第２ギアとの間に設けられており、第２オイル流路は、フレームにおける歯車機構とモータとの間に設けられていてもよい。このような構成では、モータの積厚が変わった場合でも、モータブラケットのみを変更すればよく、フレームの変更は不要となる。

本発明によれば、オイルを用いてモータの冷却性能を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る駆動装置を備えたフォークリフトの前側部分を示す底面図である。 図１に示された駆動ユニットの外観を示す斜視図である。 図１に示された駆動ユニットの内部を示す斜視図である。 図３に示された駆動ユニットの内部をオイルの循環経路と共に示す斜視図である。 図３に示された駆動ユニットの内部をオイルの循環経路と共に示す正面図である。 図５に示された遊星キャリアの外観を示す斜視図である。 図２に示された駆動ユニットにおいてフタが取り外された状態を示す正面図である。 図７に示されたケースの外観を示す斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る駆動装置を備えたフォークリフトの前側部分を示す底面図である。図１において、フォークリフト１は、車体フレーム２と、この車体フレーム２の前側に配置された荷役装置３とを備えている。車体フレーム２には、本実施形態の駆動装置４が搭載されている。なお、図中の矢印Ｆはフォークリフト１の前側を示し、図中の矢印Ｒはフォークリフト１の後側を示している。

駆動装置４は、左右１対の前輪５Ａ，５Ｂ（車輪）をそれぞれ回転駆動させる１対の駆動ユニット６Ａ，６Ｂと、前輪５Ａ，５Ｂの回転をそれぞれ制動させる１対のブレーキユニット７Ａ，７Ｂとを具備している。

図２は、駆動ユニット６Ａの外観を示す斜視図である。図３は、駆動ユニット６Ａの内部を示す斜視図である。図２及び図３において、駆動ユニット６Ａは、モータ８と、カウンタギア９（第１ギア）と、カウンタギア１０（第２ギア）と、遊星歯車機構１１（歯車機構）と、筐体１２とを備えている。

モータ８は、前輪５Ａを回転させる。モータ８は、ロータ１３と、このロータ１３の周囲に配置されたステータ１４と、このステータ１４に設けられたコイル１５とを有している。ロータ１３には、出力軸１６が固定されている。出力軸１６は、歯車構造を有している。

カウンタギア９は、出力軸１６と噛み合っている。従って、カウンタギア９は、モータ８の出力軸１６の回転に応じて回転する。カウンタギア１０は、カウンタギア９と噛み合っている。従って、カウンタギア１０は、カウンタギア９の回転に応じて回転する。

遊星歯車機構１１は、図４及び図５に示されるように、サンギア１７と、リングギア１８と、遊星キャリア１９と、複数（ここでは３つ）の遊星ギア２０とを有している。サンギア１７は、カウンタギア１０と同軸上に設けられている。リングギア１８は、サンギア１７の周囲に配置されている。なお、図５では、リングギア１８は省略されている。

遊星キャリア１９は、図６に示されるように、円板状のキャリア本体２１と、このキャリア本体２１と一体化されると共に、前輪５Ａと連結されたギア出力軸２２とを有している。キャリア本体２１には、カウンタギア１０側（ギア出力軸２２の反対側）に突出した複数（ここでは３つ）の略円柱状の突起部２３が設けられている。これらの突起部２３は、キャリア本体２１の周方向に沿って等間隔に配置されている。ギア出力軸２２は、モータ８の出力軸１６に対して平行に延びている。また、ギア出力軸２２の出力向きは、モータ８の出力軸１６の出力向きとは逆である。

遊星キャリア１９のキャリア本体２１の外周面２１ａには、後述するオイルＪをキャリア本体２１により掻き上げる際にオイルＪが溜まる複数組（ここでは３組）のオイル溜め用切欠部２４（切欠部）が設けられている。各組のオイル溜め用切欠部２４は、キャリア本体２１の外周面２１ａにおける各突起部２３間に対応する領域に２つずつ配置されている。オイル溜め用切欠部２４は、例えば断面湾曲状を呈している。

遊星ギア２０は、突起部２３に回転可能に装着されている。つまり、各遊星ギア２０は、キャリア本体２１に周方向に沿って回転可能に取り付けられている。各遊星ギア２０は、サンギア１７とリングギア１８との間に配置され、サンギア１７及びリングギア１８とそれぞれ噛み合う。

以上において、モータ８が駆動されると、モータ８の出力軸１６が回転し、その回転がカウンタギア９，１０を介してサンギア１７に伝達され、サンギア１７が回転する。すると、各遊星ギア２０がサンギア１７を中心として公転し、遊星キャリア１９が回転する。そして、遊星キャリア１９の回転が前輪５Ａに伝達され、前輪５Ａが回転する。

筐体１２は、モータ８、カウンタギア９，１０及び遊星歯車機構１１を収容する。筐体１２は、モータブラケット２５と、フレーム２６と、ケース２７と、カバー２８とを有している。なお、図３〜図５は、駆動ユニット６Ａにおいてケース２７及びカバー２８が取り外された状態を示している。

モータブラケット２５には、モータ８が複数のボルト等により固定されている。また、モータブラケット２５には、モータ８における出力軸１６とは反対側の部分が収容されている。

フレーム２６は、図４及び図５に示されるように、遊星歯車機構１１のリングギア１８が複数のボルト等により固定されている円形状の固定部２９と、この固定部２９からモータブラケット２５側に突き出た略直方体状の突部３０とを有している。突部３０は、モータブラケット２５とモータ８のステータ１４に接触している。

ケース２７は、複数のボルト３１によりモータブラケット２５及びフレーム２６に取り付けられている。ケース２７は、モータブラケット２５及びフレーム２６と協働してモータ８、カウンタギア９，１０、サンギア１７、遊星キャリア１９及び遊星ギア２０を収容する。

ケース２７は、図７に示されるように、モータ８におけるロータ１３の出力軸１６側の部分を収容するロータ収容部２７ａと、カウンタギア９を収容するカウンタギア収容部２７ｂと、カウンタギア１０、サンギア１７及び遊星ギア２０を収容する複数ギア収容部２７ｃとを有している。なお、図７は、駆動ユニット６Ａにおいてカバー２８が取り外された状態を示している。

カバー２８は、複数のボルト３２（図２参照）によりケース２７に取り付けられている。カバー２８は、ロータ１３の出力軸１６側の部分及びカウンタギア９，１０を覆う。

筐体１２内には、図３に示されるように、カウンタギア９，１０及び遊星歯車機構１１を潤滑するためのオイルＪが入っている。オイルＪは、筐体１２内の底部に溜まっている。カウンタギア９，１０が回転すると、筐体１２内の底部に溜められたオイルＪが掻き上げられる。

ケース２７におけるカウンタギア９，１０の間には、図７に示されるように、カウンタギア９，１０により掻き上げられたオイルＪが遊星歯車機構１１の遊星キャリア１９に向けて流れるオイル流路３３（第１オイル流路）が設けられている。オイル流路３３は、図８に示されるように、カウンタギア９，１０の回転軸方向に延びる溝により形成されている。なお、オイル流路３３を形成する溝の形状については、特に限定されない。

フレーム２６における遊星キャリア１９のキャリア本体２１とモータ８との間には、図４及び図５に示されるように、オイル流路３３を流れたオイルＪがモータ８に向けて流れるオイル流路３４（第２オイル流路）が設けられている。オイル流路３４は、フレーム２６の突部３０の壁面により形成されている。なお、突部３０の壁面に１つ又は複数の溝が加工されていてもよい。

突部３０は、筐体１２内の底部に溜められたオイルＪの液面Ｈよりも高い位置に配置されている。従って、オイル流路３４は、筐体１２内の底部に溜められたオイルＪの液面Ｈよりも高い位置に配置されている。

モータブラケット２５、フレーム２６、ケース２７及びカバー２８の外表面には、冷却フィン（図示せず）が設けられている。また、駆動ユニット６Ａの上方には、冷却ファン（図示せず）が配置されている。冷却ファンにより筐体１２が冷却されることで、筐体１２内のオイルＪが冷却される。

駆動ユニット６Ｂは、フォークリフト１の前後方向に対して駆動ユニット６Ａと面対称となっている以外は、駆動ユニット６Ａと同じ構造を有している。駆動ユニット６Ｂにおいて、モータ８が駆動されると、モータ８の出力軸１６の回転がカウンタギア９，１０及び遊星歯車機構１１を介して前輪５Ｂに伝達され、前輪５Ｂが回転する。

以上のように構成された駆動装置４において、モータ８が駆動されることで前輪５Ａ，５Ｂが回転するときは、筐体１２内においてオイルＪが図４及び図５の２点鎖線で示されるように循環する。

具体的には、カウンタギア９，１０が回転すると、図４に示されるように、筐体１２内の底部に溜められたオイルＪがカウンタギア９，１０により掻き上げられる。そして、カウンタギア９，１０により集められたオイルＪは、ケース２７におけるカウンタギア９，１０の間に設けられたオイル流路３３を遊星キャリア１９に向かって流れる。オイル流路３３を流れたオイルＪは、図５に示されるように、遊星キャリア１９のキャリア本体２１により掻き上げられる。このとき、キャリア本体２１のオイル溜め用切欠部２４にオイルＪが溜まった状態で、オイルＪが掻き上げられる。そして、キャリア本体２１により掻き上げられたオイルＪは、図４及び図５に示されるように、フレーム２６におけるキャリア本体２１とモータ８との間に設けられたオイル流路３４をモータ８に向かって流れる。オイル流路３４を流れたオイルＪは、モータ８のステータ１４に当たって落下する。

以上のように本実施形態にあっては、モータ８が駆動されると、モータ８の出力軸１６の回転がカウンタギア９，１０及び遊星歯車機構１１を介して前輪５Ａ，５Ｂに伝達され、前輪５Ａ，５Ｂが回転する。このとき、筐体１２内の底部に溜められたオイルＪは、カウンタギア９，１０により掻き上げられ、筐体１２におけるカウンタギア９，１０の間に設けられたオイル流路３３を遊星歯車機構１１に向けて流れる。そして、オイル流路３３を流れたオイルＪは、筐体１２における遊星歯車機構１１とモータ８との間に設けられたオイル流路３４をモータ８に向けて流れ、筐体１２内の底部に溜まる。このように筐体１２内をオイルＪが循環することで、オイルＪによりモータ８が冷却される。これにより、モータ８の冷却性能が向上する。その結果、モータ８の発熱によるモータ８の出力制限が発生しにくくなる。

また、本実施形態では、カウンタギア１０の回転によってサンギア１７が回転し、サンギア１７の回りを各遊星ギア２０が公転することで遊星キャリア１９が回転し、その回転が前輪５Ａ，５Ｂに伝達される。このとき、オイル流路３３を流れたオイルＪが遊星キャリア１９により掻き上げられてオイル流路３４を流れるようになる。

また、本実施形態では、遊星キャリア１９のキャリア本体２１の外周面２１ａには、キャリア本体２１によりオイルＪを掻き上げる際にオイルＪが溜まるオイル溜め用切欠部２４が設けられている。従って、オイル流路３３を流れたオイルＪがキャリア本体２１により効果的に掻き上げられるため、筐体１２内におけるオイルＪの循環がスムーズに行われる。

また、本実施形態では、オイル流路３４は、筐体１２内の底部に溜められたオイルＪの液面Ｈよりも高い位置に配置されている。従って、筐体１２内の底部からオイル流路３４へのオイルＪの逆流が防止されるため、安定したモータ８の冷却効果が得られる。

また、本実施形態では、筐体１２は、モータ８が固定されるモータブラケット２５と、遊星歯車機構１１が固定されるフレーム２６と、モータブラケット２５及びフレーム２６と協働してモータ８、カウンタギア９，１０及び遊星歯車機構１１を収容するケース２７とを有している。従って、モータ８の積厚が変わった場合でも、モータブラケット２５のみを変更すればよく、フレーム２６の変更は不要となる。

なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば上記実施形態では、筐体１２は、モータ８が固定されるモータブラケット２５と、遊星歯車機構１１が固定されるフレーム２６とを有しているが、特にその形態には限られず、モータブラケット及びフレームが一体化された一つの部品にモータ８及び遊星歯車機構１１が固定されていてもよい。

また、上記実施形態では、筐体１２の外表面に冷却フィンが設けられており、冷却ファンにより筐体１２が冷却される構成となっているが、特にその形態には限られず、例えば冷却水が流れる水路を筐体１２に設け、冷却水により筐体１２を冷却してもよい。また、筐体１２の表面に放熱材を塗装することにより、筐体１２の冷却効率を上げてもよい。

また、上記実施形態では、駆動ユニット６Ａ，６Ｂは遊星歯車機構１１を備えているが、カウンタギア１０の回転を前輪５Ａ，５Ｂに伝達する歯車機構であれば、特にそのような遊星歯車機構１１には限られない。

さらに、上記実施形態では、モータ８の出力軸１６は歯車構造を有し、その出力軸１６にカウンタギア９が噛み合っているが、特にその形態には限られず、カウンタギア９がモータ８の出力軸１６と同軸上に設けられていてもよい。この場合でも、カウンタギア９は、モータ８の出力軸１６の回転に応じて回転する。

また、上記実施形態では、駆動装置４はフォークリフト１に搭載されているが、本発明は、フォークリフト等の産業車両以外の車両にも適用可能である。この場合、本発明は、前輪の回転駆動だけでなく後輪の回転駆動にも適用可能である。

４…駆動装置、５Ａ，５Ｂ…前輪（車輪）、６Ａ，６Ｂ…駆動ユニット、８…モータ、９…カウンタギア（第１ギア）、１０…カウンタギア（第２ギア）、１１…遊星歯車機構（歯車機構）、１２…筐体、１６…出力軸、１７…サンギア、１８…リングギア、１９…遊星キャリア、２０…遊星ギア、２１…キャリア本体、２１ａ…外周面、２４…オイル溜め用切欠部（切欠部）、２５…モータブラケット、２６…フレーム、２７…ケース、３３…オイル流路（第１オイル流路）、３４…オイル流路（第２オイル流路）、Ｊ…オイル、Ｈ…液面

Claims (5)

1. 左右１対の車輪をそれぞれ回転駆動させる１対の駆動ユニットを具備した駆動装置において、
   前記駆動ユニットは、
   前記車輪を回転させるモータと、
   前記モータの出力軸の回転に応じて回転する第１ギアと、
   前記第１ギアと噛み合う第２ギアと、
   前記第２ギアの回転を前記車輪に伝達する歯車機構と、
   前記モータ、前記第１ギア、前記第２ギア及び前記歯車機構を収容すると共に、前記第１ギア、前記第２ギア及び前記歯車機構を潤滑するためのオイルが溜められる筐体と、
   を備え、
   前記筐体における前記第１ギアと前記第２ギアとの間には、前記第１ギア及び前記第２ギアにより掻き上げられた前記オイルが前記歯車機構に向けて流れる第１オイル流路が設けられており、
   前記筐体における前記歯車機構と前記モータとの間には、前記第１オイル流路を流れた前記オイルが前記モータに向けて流れる第２オイル流路が設けられていることを特徴とする駆動装置。
2. 前記歯車機構は、前記第２ギアと同軸上に設けられたサンギアと、前記サンギアの周囲に配置されたリングギアと、前記車輪と連結され、円板状のキャリア本体を有する遊星キャリアと、前記キャリア本体に周方向に沿って回転可能に取り付けられ、前記サンギア及び前記リングギアとそれぞれ噛み合う複数の遊星ギアと、を有し、
   前記第２オイル流路は、前記筐体における前記キャリア本体と前記モータとの間に設けられていることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
3. 前記キャリア本体の外周面には、前記キャリア本体により前記オイルを掻き上げる際に前記オイルが溜まる切欠部が設けられていることを特徴とする請求項２記載の駆動装置。
4. 前記第２オイル流路は、前記筐体内の底部に溜められた前記オイルの液面よりも高い位置に配置されていることを特徴とする請求項３記載の駆動装置。
5. 前記筐体は、前記モータが固定されるモータブラケットと、前記歯車機構が固定されるフレームと、前記モータブラケット及び前記フレームと協働して前記モータ、前記第１ギア、前記第２ギア及び前記歯車機構を収容するケースと、を有し、
   前記第１オイル流路は、前記ケースにおける前記第１ギアと前記第２ギアとの間に設けられており、
   前記第２オイル流路は、前記フレームにおける前記歯車機構と前記モータとの間に設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項記載の駆動装置。

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