JP5143718B2 - 回転装置 - Google Patents

Description

本発明は、オイルシールを有する回転装置の技術分野に関する。

従来、産業機器、輸送機器等では例えば歯車伝達機構等の変速機構等をケーシングに収容した構造の変速機が多く用いられている。このような変速機では一般的に、変速機構を潤滑するための潤滑剤がケーシング内に封入されている。潤滑剤を封止するために、オイルシールが用いられている。例えば、特許文献１に記載の減速機においても潤滑剤を封止するためにオイルシールが用いられている。オイルシールは、金属環とそれに支持されるリップ部とを備えている。オイルシールは、ケーシングと出力軸と一体となったスリーブとの間に、オイルシールの外周面で構成される嵌め合い部がケーシングに支持されることで固定されている。

特開２００２−１３０３９０号公報

しかし、特許文献１では、ケーシングと回転体である出力軸との径方向の大ききの隔たりを埋めるために、剛体部材のスリーブを出力軸に取り付けて、出力軸のスリーブとケーシングとの径方向の大きな隔たりを小さくしている。このため、特許文献１で示すような構成を採る減速機においては、剛体部材であるスリーブを付加した分だけ、減速機は重くなり、同時に、部品点数が増加するといった問題点を有していた。

本発明は、このような観点から、潤滑剤の封止機能を損なわずに、封止する２部材間に径方向で大きな隔たりがあっても、重量および部品点数の増加を極力防止できるオイルシールを有する回転装置を提供することをその目的としている。

本発明は、互いに相対回転する第１部材および第２部材と、該第１部材と第２部材との間に配置されるオイルシールと、を有する回転装置であって、前記オイルシールが、前記第１部材に当接するリップ部と、該リップ部を支持する金属環とを有し、該リップ部と金属環との間に潤滑剤を溜めることを可能とするグリース溜りが設けられ、該金属環の端部が径方向に延在された延在部と、前記延在部の先端から軸方向に屈曲する屈曲部とを備え、且つ該延在部で前記回転装置を構成する部材を軸方向で位置決めし、前記屈曲部の内側に、前記回転装置に連結される装置の部材が配置されることで、上記課題を解決するものである。

本発明は、封止する２部材間に径方向に大きな隔たりが存在する場合であっても、重量や部品点数の増加を招くことなく、オイルシールの嵌め合い部での潤滑剤の漏れを防止するという新たな着想に基づき、従来、当該径方向での大きな隔たりを少なくするために設けていた剛体部材の機能をオイルシールに持たせて、一体部品で構成するようにしたものである。

即ち、本発明は、オイルシールが金属環の端部を径方向に延在させた延在部を備えることで、封止する２部材間に剛体部材であるスリーブ等を余計に設けることなく、当該２部材間を封止することが可能となる。即ち、部品点数の増加を極力少なくすることができる。同時に、剛体部材を用いる場合に比べて、オイルシールが組み込まれる部材（回転装置）を軽くすることが可能である。

そして、リップ部を延在部の内周側に備える構成の場合には、従来よりもリップ部の内径を小さくできるので、リップ部による当接面での周速が遅く、動力伝達ロスや摩耗などを低減することができる。

更に、延在部はオイルシールが組み込まれる部材（回転装置）の一部を軸方向で位置決めすることにより、そのための位置決め用の部材を不要として、より部品点数の増加を防止でき、より軽量化を促進することができる。

本発明を回転装置に適用することにより、潤滑剤の封止機能を損なわずに、封止する２部材間に径方向で大きな隔たりがあっても、重量および部品点数の増加を極力防止することが可能となる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。

図１は本発明の第１実施形態に係る回転装置の一例を示す模式図、図２は同じくオイルシールの一部を拡大した模式図、である。

最初に、本発明の実施形態に係る回転装置の構成について図１に基づいて説明する。なお、図１の変速機１００は、本発明の特徴となるオイルシールが適用された回転装置の一例でしかないので、変速機１００が変速機としての十分な構成要素を図１ですべて示しているわけではない。

変速機１００は、ケーシング（第２部材）内に、ホローシャフト（第１部材）１０２と、ホローシャフト１０２に設けられた偏心体１０６と、偏心体１０６の外側に回転自在に取り付けられた外歯部材（外歯歯車）１１２、１１４と、外歯部材１１２、１１４に内接噛合する内歯部材（内歯歯車）１１６と、外歯部材１１２、１１４の軸方向Ｏの片側に配置され、外歯部材１１２、１１４の自転成分のみを取り出すキャリア体１２２とを、を有する内接噛合遊星歯車機構を備えており、内部には潤滑剤としてグリースが封入されている。なお、ケーシングは、内歯部材１１６の支持体１２４と中段カバー１２６と後段カバー１２８とから構成され、潤滑剤が漏れないように互いにＯリング１４０、１４２を挟みこんでボルト１３８で一体的に固定されている。

ホローシャフト１０２は、開口部１０４を有し、軸受１３０を介してキャリア体１２２に回転自在に支持されている。なお、軸受１３０は、図１では１つのみが図示されているが、図示しないモータ軸がホローシャフト１０２に連結されて、モータ軸が軸受で支持されて、結果的にホローシャフト１０２は２箇所で支持されている。

ホローシャフト１０２には、位相差１８０度の２つの偏心体１０６が一体化して形成されている。それぞれの偏心体１０６には軸受１０８、１１０（図ではリテーナ付）を介して外歯部材１１２、１１４が取り付けられている。なお、外歯部材１１２、１１４は、２枚並列して備えられ、これにより伝達容量の増大、強度の向上、回転バランスの保持が図られている。

外歯部材１１２、１１４の外周にはトロコイド歯形や円弧歯形などの外歯（図示せず）が設けられている。外歯には内歯部材１１６が内接噛合している。

内歯部材１１６は、ピン形状で支持体１２４に回転自在に保持されている。

外歯部材１１２、１１４には、それぞれ円周方向適宜な間隔で複数の内ピン孔１１２Ａ、１１４Ａが形成され、各内ピン孔１１２Ａ、１１４Ａには内ローラ１１８及び内ピン１２０が挿入されている。

内ピン１２０は、キャリア体１２２と一体に形成されている。このため、内ピン１２０は、キャリア体１２２の片側で支持される態様であるが、伝達ロスなく安定して外歯部材１１２、１１４の自転成分をキャリア体１２２に伝えることができる。

キャリア体１２２は、軸受１３２（本実施形態ではクロスローラベアリング）を介して変速機１００のケーシングによって支持されている。

潤滑剤の封止は、Ｏリング１４０、１４２、軸受１３０の軸方向Ｏの外側に配置されるオイルシール１３４、軸受１３２の軸方向Ｏの外側に配置されるオイルシール１３６、そして、軸方向Ｏの反キャリア体側に内歯部材１１６の支持体１２４に圧入されたオイルシール１５０（後述）で、実現されている。

次に、オイルシール１５０について、図１、図２を用いて説明する。

オイルシール１５０は、軸方向Ｏに平行な平行部１５６Ａを有する金属環１５６と、金属環１５６に支持されるリップ部１５２と、を有し、リップ部１５２と金属環１５６との間に潤滑剤を溜めることを可能とする空間（グリース溜り１５４と称する）を備えている。

グリース溜り１５４は、いわば、反変速機側に張り出す閉じた空間でリップ部１５２と金属環１５６の平行部１５６Ａとで形成され、シールリップ部１５２Ｂの極近傍に配置されている。このため、封止される潤滑剤が、変速機１００の内部から飛散等された際にも、変速機１００内部に潤滑剤を確実に溜めることができ、且つシールリップ部１５２Ｂへの潤滑剤の流れを平行部１５６Ａの変速機側の端部に形成された湾曲部１５６Ｂで緩衝することもでき、溜めた潤滑剤をシールリップ部１５２Ｂの先端に潤滑剤を絶えず供給することが可能となる。即ち、グリース溜り１５４によりシールリップ部１５２Ｂの長寿命化を図ることができる。

金属環１５６は、軸方向Ｏに平行な平行部１５６Ａから径方向にプレス加工等によって湾曲部１５６Ｂで湾曲されて、径方向外側に延在された延在部１５８を備える。即ち、金属環１５６の端部から延在部１５８が形成されている。延在部１５８の先端は、更に、プレス加工等によって軸方向Ｏの反変速機側に屈曲して、屈曲部１６０を形成している。

リップ部１５２は、合成樹脂等の弾性体から成形されており、金属環１５６の軸方向Ｏに平行な平行部１５６Ａから径方向内側にＬ形に屈曲した固着部１５６Ｃの一部を包み込むように、焼付け等の手法により固着されている。リップ部１５２は、ダストリップ部１５２Ａとシールリップ部１５２Ｂとを備えている。ダストリップ部１５２Ａは、塵やほこりなどのダスト進入を防ぐために補助的に設けられたものでばねを使用していない。シールリップ部１５２Ｂは、その先端部分１５２ＢＢがくさび状の断面形状を有し、ホローシャフト１０２の外周面に押し付けられた際には潤滑剤の密封を実現する。なお、先端部分１５２ＢＢが、軸方向Ｏと、変速機側で角度θ１、反変速機側で角度θ２をなすとすると、θ１＞θ２が成立する。このため、ホローシャフト１０２の回転中は、ホローシャフト１０２に当接したリップ部１５２の先端部分１５２ＢＢが大きい角度θ１側、即ち変速機側に移動するので、潤滑剤の漏れを安定して防止できる。シールリップ部１５２Ｂの外周に形成された周溝１５２Ｃには、ホローシャフト１０２の外周面に対してシールリップ部１５２Ｂの密着性を安定して長期間保持するために、ばね１５２Ｄが配置されている。

オイルシール１５０は、図１に示す如く、軸方向Ｏの反キャリア体側に、内歯部材１１６の支持体１２４に圧入することで、変速機１００に取り付けられる。このため、潤滑剤の漏れは、支持体１２４への屈曲部１６０の圧入とシールリップ部１５２Ｂとにより防止することができる。そして、内ピン１１６、外歯部材１１２、内ローラ１１８は、オイルシール１５０の延在部１５８によって軸方向Ｏへの動きが規制される。つまり、オイルシール１５０の延在部１５８は、オイルシール１５０が組み込まれる部材である変速機（回転装置）１００を構成する一部を軸方向Ｏで位置決めすることとなる。

次に、変速機１００の作用について説明する。

ホローシャフト１０２が１回転すると、２つの偏心体１０６も１回転する。２つの偏心体１０６が１回転することにより、外歯部材１１２、１１４も偏心体１０６の周りで揺動回転を行おうとする。しかし、内歯部材１１６によりその揺動回転が拘束されるため、外歯部材１１２、１１４は、内歯部材１１６に内接しながら僅かに自転しつつ公転することとなる。

いま、外歯部材１１２、１１４の歯数をＮ、内歯部材１１６の歯数をＮ＋１とした場合、その歯数差は１である。そのため、ホローシャフト１０２の１回転毎に外歯部材１１２、１１４は、ケーシングと一体化された内歯部材１１６に対して１歯分だけずれることとなる。即ち、ホローシャフト１０２の１回転は減速されて、外歯部材１１２、１１４のー１／Ｎの回転として伝達されることとなる。

外歯部材１１２、１１４の回転は、内ローラ孔１１２Ａ、１１４Ａと内ローラ１１８との隙間によってその公転成分が吸収されて、自転成分のみが内ピン１２０を介してキャリア体１２２に伝達される。

この結果、ホローシャフト１０２とキャリア体１２２との間で減速比１／Ｎの減速が実現される。ただし、キャリア体１２２が入力軸で、ホローシャフト１０２が出力軸となる場合には、増速比Ｎの増速が実現されることとなる。

なお、キャリア体１２２を固定して、ホローシャフト１０２とケーシングとの間で変速する変速機として使用することもできる。あるいは、ホローシャフト１０２を固定して、キャリア体１２２とケーシングとの間で変速する変速機として使用することもできる。

偏心体１０６の回転に伴って、外歯部材１１２、１１４、内歯部材１１６、内ローラ１１８が軸方向Ｏに移動しようとするが、オイルシール１５０の延在部１５８が外歯部材１１２、内歯部材１１６、内ローラ１１８に当接するので、軸方向Ｏへの動きを規制して位置決めを行う。なお、外歯部材１１２、１１４、内歯部材１１６、内ローラ１１８の軸方向Ｏに移動しようとする力は、動力伝達の観点からみれば極小さな力であるので、圧入されたオイルシール１５０が外れる、若しくは破壊されるような力とはならず、オイルシール１５０は安定して、潤滑剤を封止することができる。なお、オイルシール１５０は圧入により取付けられているので、変速機１００内部が密封されて内圧が上昇しても、オイルシール１５０が抜けることを防ぐことができる。

同時に、変速機１００に封入された潤滑剤は、外歯部材１１２、１１４等の回転に伴って変速機１００内で飛散し、分散し、オイルシール１５０にも一部の潤滑剤が移動する。オイルシール１５０に移動した潤滑剤は、屈曲部１６０や延在部１５８に定常的に存在することができず、グリース溜り１５４に集まることとなる。グリース溜り１５４の潤滑剤は、前述の如く、オイルシール１５０のシールリップ部１５２Ｂに持続的に供給されることとなるので、オイルシール１５０を長寿命化することができる。

つまり、オイルシール１５０は金属環１５６の端部を径方向外側に延在させた延在部１５８を備えることで、ケーシングと回転体であるホローシャフト１０２間（封止する２部材間）に剛体部材（例えばスリーブ）を余計に設けることなく、ケーシングとホローシャフト１０２との間を封止することが可能となる。即ち、部品点数の増加を極力少なくすることができる。同時に、剛体部材を用いる場合に比べて、回転装置である変速機１００を軽くすることが可能である。

そして、リップ部１５２を延在部１５８の内周側に備えているので、従来よりもリップ部１５２の内径を小さくできる。このため、リップ部１５２によるホローシャフト１０２との当接面での周速は遅いので、動力伝達ロスや摩耗などを低減することができる。

更に、延在部１５８はオイルシール１５０が組み込まれる部材（変速機１００）の一部（外歯部材１１２、１１４、内歯部材１１６、内ローラ１１８）の軸方向Ｏの位置決めも同時に行うので、位置決め用の部材を不要として、より部品点数の増加を防止でき、軸方向Ｏへの短縮化と軽量化を促進することができる。

即ち、本発明を回転装置である変速機１００に適用することにより、潤滑剤の封止機能を損なわずに、封止する２部材間（ケーシングとホローシャフト１０２）に径方向で大きな隔たりがあっても、重量および部品点数の増加を極力防止することができる。

次に、本発明に係る第２実施形態について、図３を用いて説明する。

本実施形態では、回転装置は、ギヤドモータ２００であり、具体的には、第１実施形態で図示した変速機１００のホローシャフト１０２を反キャリア体側に延在させて、その部分にモータのロータを設けたものである。また、オイルシール２５０は、モータ側の面に絶縁体２５９が設けられている。このため、本実施形態では、モータ部の一部とオイルシールとの係り、およびオイルシール２５０の絶縁体２５９について説明し、その他の構成要素は、下２桁を第１実施形態と同一として、説明を省略する。

ギヤドモータ２００は、モータ２００Ａと変速機２００Ｂとを備える。モータ２００Ａは、図示しないロータと、ロータと僅かに離れた径方向外側に配置されて、モータ２００Ａのモータケーシング２６２に固定されるステータ２６４と、を有する。変速機２００Ｂの入力軸であるホローシャフト２０２は、モータ２００Ａの出力軸と共通とされており、その外周にロータが設けられている。ステータ２６４は、ロータを回転させるために、軸方向Ｏに幅のあるコイル２６４Ａを必要とする。

ここで、オイルシール２５０は、変速機２００Ｂの構成部品の位置決めをする関係上、軸方向Ｏの変速機側に凹形状である。このため、その凹形状の空間に、別の部材であるコイル２６４Ａを配置することができる。このため、オイルシール２５０で、変速機側だけに潤滑剤を封止すると共に、ギヤドモータ２００を軸方向Ｏに短縮化することができる。

また、オイルシール２５０は、モータ側の面に絶縁体２５９が設けられている。絶縁体２５９は、膜状態でリップ部２５２から連続して屈曲部２６０まで被覆している。この絶縁体２５９は、例えば金属環２５６にリップ部２５２を固着する際にリップ部２５２と同じ材質の弾性体を用いることができる。このため、コイル２６４Ａとオイルシール２５０との導通のおそれを低減して、コイル２６４Ａをオイルシール２５０の極近傍に配置させることができる。即ち、よりキヤドモータ２００を軸方向に短縮化することができる。

本発明について上記施形態を挙げて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち本発明の要旨を逸脱しない範囲においての改良並びに設計の変更が可能なことは言うまでも無い。

例えば、上記実施形態においては、リップ部１５２、２５２が金属環１５６、２５６の内周側であったが、本発明はこれに限定されない。例えば、リップ部が外周側で金属環が内周側であってもよい。その場合には、リップ部が当接する外側に配置される部材が第１部材となる。金属環は径方向内側に延在されて、その内側に第２部材が配置されることになる。

又、上記施形態においては、オイルシール１５０、２５０が絶縁体２５９を有する場合と有しない場合とを示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、金属環の端部から延在する部位である延在部や屈曲部の一部のみが弾性体（絶縁体）で構成又は被覆されていてもよい。又、絶縁体（弾性体）に被覆される場合でも、第２実施形態で示す軸方向でモータ側だけに被覆がなされていることに限定されず、オイルシールの変速機側あるいはモータ側のいずれの面、又はその両面が被覆されていてもよい。

又、上記実施形態においては、第１部材がホローシャフト１０２、２０２で、第２部材がケーシング（支持体１２４）であったが、本発明はこれに限定されずに、互いに相対回転する第１部材と第２部材との間であれば適用することができる。例えば、図１で示されるオイルシール１３４、１３６が適用されているホローシャフト１０２とキャリア体１２２、あるいは、キャリア体１２２とケーシング（後段カバー１２８）との間で適用してもよい。

又、上記実施形態においては、回転装置として変速機を用いたが、本発明はこれに限定されない。即ち、互いに相対回転する部材で潤滑剤が封入されている部材であれば適用することができる。当然に、回転装置が歯車を有する必要もなく、例えば歯車の代りに遊星ローラ等を有していてもよい。

又、上記施形態においては、リップ部１５２、２５２にダストリップ部１５２Ａ、２５２Ａを備えていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、リップ部はシールリップ部だけで構成されていてもよい。本発明は、塵や埃などを排除することが目的ではなく、オイルシールの本来的な機能である潤滑剤の封止を基本とするものだからである。

本発明の第１実施形態に係る回転装置の一例を示す模式図 同じくオイルシールの一部を拡大した模式図 本発明の第２実施形態に係る回転装置の一例を示す模式図

符号の説明

１００、２００Ｂ…変速機
１０２、２０２…ホローシャフト
１０４、２０４…開口部
１０６、２０６…偏心体
１０８、１１０、１３０、１３２、２０８、２１０、２３０、２３２…軸受
１１２、１１４、２１２、２１４…外歯部材
１１２Ａ、１１４Ａ、２１２Ａ、２１４Ａ…内ピン孔
１１６、２１６…内歯部材
１１８、２１８…内ローラ
１２０、２２０…内ピン
１２２、２２２…キャリア体
１２４、２２４…支持体
１２６、２２６…中段カバー
１２８、２２８…後段カバー
１３４、１３６、１５０、２３４、２３６、２５０…オイルシール
１３８、２３８…ボルト
１４０、１４２、２４０、２４２…Ｏリング
１５２、２５２…リップ部
１５２Ａ…ダストリップ部
１５２Ｂ…シールリップ部
１５２ＢＢ…先端部分
１５２Ｃ…周溝
１５２Ｄ…ばね
１５４、２５４…グリース溜り
１５６、２５６…金属環
１５６Ａ…平行部
１５６Ｂ…湾曲部
１５６Ｃ…固着部
１５８、２５８…延在部
１６０、２６０…屈曲部
２００…ギヤドモータ
２００Ａ…モータ
２５９…絶縁体
２６２…モータケーシング
２６４…ステータ
２６４Ａ…コイル

Claims (3)

1. 互いに相対回転する第１部材および第２部材と、該第１部材と第２部材との間に配置されるオイルシールと、を有する回転装置であって、
   前記オイルシールは、前記第１部材に当接するリップ部と、該リップ部を支持する金属環とを有し、該リップ部と金属環との間に潤滑剤を溜めることを可能とするグリース溜りが設けられ、
   該金属環の端部が径方向に延在された延在部と、前記延在部の先端から軸方向に屈曲する屈曲部とを備え、且つ
   該延在部で前記回転装置を構成する部材を軸方向で位置決めし、前記屈曲部の内側に、前記回転装置に連結される装置の部材が配置される
   ことを特徴とする回転装置。
2. 請求項１において、
   前記回転装置にモータが連結され、前記屈曲部の内側に前記モータのコイルが配置される
   ことを特徴とする回転装置。
3. 請求項１又は２において、
   前記延在部の少なくとも一方の面に絶縁体が設けられている
   ことを特徴とする回転装置。

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