JP5276573B2 - Final reduction device for work vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、終減速装置、特に、駆動源から入力された回転を減速して駆動輪に伝達する作業用車両の終減速装置に関する。 The present invention relates to a final reduction device, and more particularly to a final reduction device for a working vehicle that decelerates rotation input from a drive source and transmits the reduced rotation to drive wheels.
作業用車両としての例えばフォークリフトは、特許文献1に示されるように、左右のファイナルドライブ装置を有している。各ファイナルドライブ装置は、車体に固定された左右のドライブケースに収納されており、モータ軸を有するモータと、モータの回転を減速してハブに固定されたホイールに伝達する終減速装置と、を有している。終減速装置は、モータの回転を減速するドライブギア及びドリブンギアと、ドリブンギアの回転をさらに減速する遊星歯車減速機と、を有している。また、ドリブンギアの内部には、湿式ブレーキ装置が設けられている。
For example, a forklift as a working vehicle has left and right final drive devices as disclosed in
このファイナルドライブ装置では、モータからの回転は、ドライブギア及びドリブンギアによって減速され、さらに遊星歯車機構によって減速されてホイールに伝達される。また、停止する場合は、ドリブンギアの回転が湿式ブレーキ装置によって制動される。 In this final drive device, the rotation from the motor is decelerated by the drive gear and the driven gear, and further decelerated by the planetary gear mechanism and transmitted to the wheel. When stopping, the driven gear is braked by the wet brake device.
また、特許文献2及び3にも、フォークリフト用のドライブユニットが示されており、これらの文献に示された終減速装置も、特許文献1と同様に、ドライブギア及びドリブンギアによる減速機と、この減速機から出力される回転をさらに減速する遊星歯車減速機と、を有している。
Further,
特にフォークリフトにおいては、タイヤの内側で前方側には、フォークを昇降駆動するためのマスト等の部材が配置されている。このため、特許文献1〜3に示されるように、モータはタイヤの回転軸である出力軸よりも後方に配置されるとともに、ブレーキ装置が出力軸と同軸に配置されている。また、ブレーキ装置はドライブギアの内周部に配置されている。
In particular, in a forklift, a member such as a mast for moving the fork up and down is disposed on the front side inside the tire. For this reason, as shown in
しかし、このような構成では、モータとタイヤとの間に広いスペースが必要になり、車両の左右方向(幅方向)のコンパクト化を図ることができない。また、モータが比較的車体の内側に配置されているので、車体内側のスペースが狭くなってしまう。 However, such a configuration requires a large space between the motor and the tire, and the vehicle cannot be made compact in the left-right direction (width direction). In addition, since the motor is disposed relatively inside the vehicle body, the space inside the vehicle body is reduced.
また、従来の終減速装置では、遊星歯車減速機が大減速比を有しているが、ドライブギアとドリブンギアで構成される減速機においても大減速比にしなければならない。このため、ドリブンギアが大径になってしまい、コンパクト化の妨げになっている。 In the conventional final reduction gear, the planetary gear speed reducer has a large reduction ratio. However, a reduction gear composed of a drive gear and a driven gear must also have a large reduction ratio. For this reason, the driven gear has a large diameter, which hinders downsizing.
本発明の課題は、作業用車両の終減速装置において、特に回転軸方向のコンパクト化を実現することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to achieve downsizing particularly in the direction of the rotation axis in a final reduction device for a working vehicle.
第1発明に係る作業用車両の終減速装置は、駆動源から入力された回転を減速して駆動輪に伝達する装置であって、トランスファ減速機と、遊星歯車機構と、ブレーキ機構と、を備えている。トランスファ減速機は、入力軸及び出力軸と、入力軸と同軸に配置されたドライブギアと、出力軸と同軸に配置されドライブギアに噛み合うドリブンギアと、を有し、駆動源からの回転を減速する。遊星歯車機構は、出力軸と同軸に配置され、出力軸の回転を減速する第1遊星歯車減速機と、第1遊星歯車減速機の出力回転をさらに減速して駆動輪に伝達する第2遊星歯車減速機と、を有し、トランスファ減速機からの出力回転をさらに減速して駆動輪に伝達する。ブレーキ機構は、入力軸及び出力軸からオフセットして配置されたブレーキ軸と、ブレーキ軸に設けられドリブンギアと噛み合うブレーキ用ギアと、を有し、出力軸の回転を制動する。 A final reduction device for a working vehicle according to a first aspect of the invention is a device for reducing rotation input from a drive source and transmitting the reduced rotation to a drive wheel, comprising: a transfer reduction gear, a planetary gear mechanism, and a brake mechanism. I have. The transfer speed reducer has an input shaft and an output shaft, a drive gear arranged coaxially with the input shaft, and a driven gear arranged coaxially with the output shaft and meshing with the drive gear, and decelerates rotation from the drive source. To do. The planetary gear mechanism is arranged coaxially with the output shaft, and a first planetary gear speed reducer that decelerates the rotation of the output shaft, and a second planetary gear that further reduces the output rotation of the first planetary gear speed reducer and transmits it to the drive wheels. A gear reducer, and further decelerates the output rotation from the transfer reducer and transmits it to the drive wheels. The brake mechanism includes a brake shaft disposed offset from the input shaft and the output shaft, and a brake gear that is provided on the brake shaft and meshes with a driven gear, and brakes rotation of the output shaft.
この装置では、駆動源からの回転は、トランスファ減速機によって減速され、さらに遊星歯車機構によって減速されて駆動輪に伝達される。また、出力軸の回転はブレーキ機構によって制動される。 In this device, the rotation from the drive source is decelerated by the transfer speed reducer, further decelerated by the planetary gear mechanism, and transmitted to the drive wheels. The rotation of the output shaft is braked by the brake mechanism.
ここで、特に電動モータで駆動するフォークリフトにおいては、フォークリフトの性能をより向上するために、ハイブリッド車両等のようにキャパシタが採用されることがある。このキャパシタは負荷からの回生エネルギを蓄積することができる。このような車両においては、ブレーキング時において回生エネルギを蓄積するために、この回生エネルギの蓄積作用がブレーキとして作用することになる。したがって、通常のブレーキ機構のブレーキ容量を小さくすることができるので、ブレーキ機構に含まれるブレーキディスク等の部材の径を小さくでき、ブレーキ機構全体をコンパクトにすることができる。このような状況では、ブレーキ機構を出力軸からオフセットして前方(出力軸に対して入力軸と逆側)に配置しても、他の構成部材との干渉を避けることができる。 Here, particularly in a forklift driven by an electric motor, a capacitor may be employed as in a hybrid vehicle or the like in order to further improve the performance of the forklift. This capacitor can store regenerative energy from the load. In such a vehicle, in order to accumulate regenerative energy during braking, this regenerative energy accumulation action acts as a brake. Therefore, since the brake capacity of a normal brake mechanism can be reduced, the diameter of a member such as a brake disk included in the brake mechanism can be reduced, and the entire brake mechanism can be made compact. In such a situation, even if the brake mechanism is offset from the output shaft and disposed forward (opposite to the input shaft with respect to the output shaft), interference with other components can be avoided.
そこで第1発明に係る装置では、従来装置では出力軸と同軸に配置されていたブレーキ機構を、出力軸からオフセットして配置している。このため、従来装置でブレーキ機構が配置されていたスペースにモータ等の部品を配置でき、終減速装置全体の回転軸方向の寸法がコンパクトになる。 Therefore, in the device according to the first aspect of the invention, the brake mechanism that is arranged coaxially with the output shaft in the conventional device is arranged offset from the output shaft. For this reason, components, such as a motor, can be arrange | positioned in the space where the brake mechanism was arrange | positioned with the conventional apparatus, and the dimension of the rotating shaft direction of the whole final reduction gear apparatus becomes compact.
なお、駆動源がモータ以外の場合でも、あるいは作業用車両がフォークリフト以外の場合でも、終減速装置におけるブレーキ機構を出力軸とオフセットして配置することにより、終減速装置全体の回転軸方向の長さを短くすることができる。 Even when the drive source is other than a motor or the work vehicle is other than a forklift, the brake mechanism in the final reduction gear is offset from the output shaft, so that the entire length of the final reduction gear in the direction of the rotation axis can be obtained. Ru it is possible to shorten the of.
ここで、特に駆動源としてモータを用いた場合、モータを小型化するためには高回転型でかつ低トルク容量のモータを搭載する必要がある。このような高回転型のモータを用いた場合、最終出力である駆動輪までに大きな減速比で回転を減速しなければならない。 In here, particularly when using a motor as a driving source, in order to reduce the size of the motor, it is necessary to mount a high-rotation type a and the low torque capacity motor. When such a high-rotation type motor is used, the rotation must be decelerated with a large reduction ratio until the drive wheel which is the final output.
そこで、この発明に係る装置では、遊星歯車機構を2つの遊星歯車減速機で構成し、大減速比の減速機構を構成している。また、遊星歯車機構を2つの遊星歯車減速機で構成し、大減速比の減速機構とすることにより、トランスファ減速機の減速比を従来に比較して小さくすることができる。このため、トランスファ減速機のドリブンギアの径を小さくして径方向寸法をコンパクトにすることができる。このため、駆動輪が例えばタイヤ及びホールで構成されている場合は、トランスファ減速機及び遊星歯車機構を含めた装置全体をホイール内に配置することが可能になる。 Therefore, in the apparatus according to the present invention, the planetary gear mechanism is constituted by two planetary gear reducers to constitute a reduction mechanism having a large reduction ratio. In addition, by configuring the planetary gear mechanism with two planetary gear speed reducers and using a speed reduction mechanism with a large speed reduction ratio, the speed reduction ratio of the transfer speed reducer can be reduced as compared with the prior art. For this reason, the diameter of the driven gear of the transfer speed reducer can be reduced to make the radial dimension compact. Therefore, when the driving wheel is for example configured in the tire and the hole, it is possible to ing to place the entire device, including the transfer reduction gear and the planetary gear mechanism to the wheel.
第2発明に係る作業用車両の終減速装置は、第1発明の装置において、駆動輪はタイヤ及びタイヤが装着されたホイールであり、トランスファ減速機及び遊星歯車機構はホイールの内周部でホイールの回転軸方向の幅内に配置されている。 A final reduction device for a working vehicle according to a second invention is the device according to the first invention, wherein the drive wheel is a tire and a wheel fitted with the tire, and the transfer reduction device and the planetary gear mechanism are arranged at the inner periphery of the wheel. It is arrange | positioned in the width | variety of the rotating shaft direction.
ここでは、トランスファ減速機及び遊星歯車機構がホイール内に配置されているので、装置全体の回転軸方向の寸法がさらに短くなる。 Here, since the transfer speed reducer and the planetary gear mechanism are disposed in the wheel, the size of the entire apparatus in the direction of the rotation axis is further shortened.
第3発明に係る作業用車両の終減速装置は、第1発明の装置において、ブレーキ機構は、ブレーキ軸に固定された少なくとも1枚の円板状のブレーキディスクと、ブレーキディスクが圧接される固定部と、を有するブレーキ本体部を有する。 Final reduction gear of the work vehicle according to the third invention, in the apparatus of the first invention, the brake mechanism comprises at least one disc-shaped brake disk fixed to the brake shaft, the brake disc is pressed against And a brake main body having a fixing portion.
第4発明に係る作業用車両の終減速装置は、第1発明の装置において、駆動源は電気モータであり、電気モータの出力軸は入力軸と同軸に配置されている。 A final reduction device for a working vehicle according to a fourth aspect of the present invention is the device of the first aspect , wherein the drive source is an electric motor, and the output shaft of the electric motor is arranged coaxially with the input shaft.
以上のような本発明では、作業用車両の終減速装置の回転軸方向の寸法をコンパクトにすることができる。このため、車体内側に広いスペースを確保でき、特に電動モータで駆動するフォークリフトにおいては電装品の配置が容易になる。 In the present invention as described above, the dimension in the direction of the rotation axis of the final reduction gear of the work vehicle can be made compact. For this reason, a wide space can be secured inside the vehicle body, and in particular, in a forklift driven by an electric motor, the electrical components can be easily arranged.
図1及び図2に、本発明の一実施形態による終減速装置を有するフォークリフト及び終減速装置の断面構成を示す。なお、図2は断面構成を展開して示しており、各部材の上下左右の位置関係は実際の位置関係とは異なって表現されている。また、図2では、一方の終減速装置のみを示しているが、他方にも同様の装置が配置されている。 1 and 2 show a cross-sectional configuration of a forklift having a final reduction gear and a final reduction gear according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows an expanded cross-sectional configuration, and the positional relationship between the upper, lower, left, and right of each member is expressed differently from the actual positional relationship. In FIG. 2, only one final reduction gear is shown, but a similar device is also arranged on the other side.
図1に示すように、フォークリフトは、左右の前輪1を駆動するためのファイナルドライブ装置2を有している。ファイナルドライブ装置2は、電動式のモータ3と、モータ3の回転を減速して前輪1に伝達する終減速装置4と、を有している。また、フォークリフトは、前輪1の車体内側で前輪1より前方側には、1対のフォーク5を有しており、フォーク5の基端側には、前輪1に近接してマスト6が配置されている。
As shown in FIG. 1, the forklift has a
モータ3は、前輪1の車両内側において、マスト6との干渉を避けるために車軸中心Cから後方にオフセットして配置されている。終減速装置4は、その前後方向の中心が車軸中心Cと一致するように配置されている。また、終減速装置4はそのほぼ大半が、前輪1のホイール7の回転軸方向の幅内に収まるように配置されている。
The
[モータ]
モータ3は車体の内側に配置されており、図2に示すように、モータ3の出力軸であるモータ軸10がボールベアリング11によって支持部材12に回転自在に支持されている。また、モータ軸10の中心には、スプライン孔10aが形成されている。ここで、本実施形態で用いられるモータ3は、モータ3を小型化するために、高回転数で回転する高回転型でかつ低トルク容量のモータが搭載されている。
[motor]
The
[終減速装置]
終減速装置4は、固定ハウジング14を有するとともに、メインハウジング15、エンドハウジング16、及びエンドカバー17からなるケース18を有している。また、終減速装置4は、入力軸がモータ軸10と同軸に配置されたトランスファ減速機20と、モータ軸10と平行で前輪1の車軸中心と同軸に配置された遊星歯車機構21と、前輪1を制動するためのブレーキ機構22と、を有している。トランスファ減速機20、遊星歯車機構21、及びブレーキ機構22は、ケース18の内部に収納されている。
[Final decelerator]
The
このような終減速装置4においては、前述のように、トランスファ減速機20及び遊星歯車機構21を収納するケース18は、前輪1のホイール7の内部で、ホイール7の回転軸方向の幅内に収まるように配置されている。
In such a
<ケース>
固定ハウジング14は車体フレームに固定される。固定ハウジング14には、入力軸用開口14aと、出力軸用開口14bと、ブレーキ軸用開口14cと、が回転軸方向(以下、単に軸方向と記す)に貫通して形成されている。また、固定ハウジング14には、ブレーキ軸用開口14cと同軸でブレーキ収容部14dが形成されている。ブレーキ収容部14dは、ブレーキ軸用開口14cより大径で、固定ハウジング14の車体内側の面に開放して形成されている。
<Case>
The fixed
メインハウジング15は、筒状に形成されており、固定ハウジング14の車体外側に配置されている。エンドハウジング16は、筒状に形成されるとともに、外周側に固定用のフランジ16aを有している。このフランジ16aが、前輪1のホイール7とともに、ボルト25によってメインハウジング15に固定されている。また、エンドカバー17は、プレート状の部材であり、外周部が複数のボルト26によってエンドハウジング16に固定されている。
The
メインハウジング15、エンドハウジング16、及びエンドカバー17を含むケース18は固定ハウジング14に対して回転自在である。そして、メインハウジング15と固定ハウジング14との間には、ケース18内部のオイルが漏れ出るのを防止するためにオイルシール24が設けられている。
A
<トランスファ減速機>
トランスファ減速機20は、図3に示すように、入力軸28と、出力軸29と、ドライブギア30と、ドリブンギア31と、を有している。ドライブギア30及びドリブンギア31は、この実施形態では、はすば歯車であるが、平歯車で形成してもよい。
<Transfer reducer>
As shown in FIG. 3, the
入力軸28はモータ軸10と同軸に配置されている。入力軸28の先端(モータ側の端部)にはスプライン軸28aが形成されており、このスプライン軸28aがモータ軸10に形成されたスプライン孔10aに係合している。入力軸28は、1対のボールベアリング32,33を介して、固定ハウジング14とメインハウジング15(直接的には後述する第2キャリア)に回転自在に支持されている。そして、この入力軸28に、ドライブギア30が一体に形成されている。
The
ドリブンギア31は、ドライブギア30に噛み合っており、1対のボールベアリング34,35を介して固定ハウジング14及びメインハウジング15(直接的には後述する第2キャリア)に回転自在に支持されている。ドリブンギア31の中心部にはスプライン孔31aが形成されている。ドリブンギア31の中心部には出力軸29が貫通しており、出力軸29に形成されたスプライン軸29aがドリブンギア31のスプライン孔31aに係合している。なお、出力軸29は前輪1の車軸中心と同軸であり、かつ入力軸28と平行に配置されている。
The driven
<遊星歯車機構>
図4に示すように、遊星歯車機構21は、出力軸29と同軸に配置されており、1段目の第1遊星歯車減速機38と、第1遊星歯車減速機39の出力回転をさらに減速する2段目の第2遊星歯車減速機39と、を有している。
<Planetary gear mechanism>
As shown in FIG. 4, the
−第1遊星歯車減速機−
1段目の第1遊星歯車減速機38は、第1太陽ギア40と、複数の第1遊星ギア41と、複数の遊星ギア41を回転自在に支持する第1キャリア42と、第1リングギア43と、を有している。
-First planetary gear reducer-
The first planetary
第1太陽ギア40は、出力軸29の先端(車体外側の端部)に、出力軸29と一体に形成されている。なお、出力軸29の先端とエンドカバー17との間には、出力軸29に作用するスラスト力を受けるためのボール44が設けられている。
The
複数の第1遊星ギア41は第1太陽ギア40及び第1リングギア43に噛み合っている。この複数の第1遊星ギア41は、第1キャリア42に固定された支持ピン45に、ニードルベアリング46を介して回転自在に支持されている。なお、各第1遊星ギア41の両側面と第1キャリア42との間にはスラストワッシャ47が配置されている。
The plurality of first
第1キャリア42は、筒状に形成されるとともに、円周方向の複数箇所に、径方向に貫通するスリットが形成されている。このスリットに、前述のように、支持ピン45を介して第1遊星ギア41が支持されている。また、第1キャリア42の図4における車体内側の右側面の内周部には、軸方向の突出する筒状部42aが形成されている。この突出部42aの内面に連結リングギア42bが形成されている。なお、第1キャリア42の図4における左側面の内周部とエンドカバー17との間には、スラストワッシャ48が設けられている。
The
第1リングギア43は、エンドハウジング16の内周面にエンドハウジング16と一体に形成されている。
The
−第2遊星歯車減速機−
2段目の第2遊星歯車減速機39は、第1太陽ギア50と、複数(この実施形態では4個)の第2遊星ギア51と、複数の第2遊星ギア51を回転自在に支持する第2キャリア52と、第2リングギア53と、を有している。
-Second planetary gear reducer-
The second stage planetary
第2太陽ギア50は、中心部に軸方向に貫通する孔50aを有し、この孔50aを出力軸29が貫通している。第2太陽ギア50の一端側(図4の左側)には、第1キャリア42の連結リングギア42bが噛み合っている。この噛み合いによって、第1遊星歯車減速機38の第1キャリア42の回転が第2太陽ギア50に入力される。
The 2nd sun gear 50 has the
複数の第2遊星ギア51は第2太陽ギア50の他端側(図4の右側)及び第2リングギア53に噛み合っている。この複数の第2遊星ギア51は、第2キャリア52に固定された支持ピン55に、ニードルベアリング56を介して回転自在に支持されている。
The plurality of second planetary gears 51 mesh with the other end side of the second sun gear 50 (the right side in FIG. 4) and the
第2キャリア52は、車体内側から外側に向かって装着される複数のボルト57によって、固定ハウジング14に固定されている。この第2キャリア52は、第1キャリア42と同様に、筒状に形成されるとともに、円周方向の複数箇所に、径方向に貫通するスリットが形成されている。このスリットに、支持ピン55を介して第2遊星ギア51が支持されている。各遊星ギア51の両側面と第2キャリア52との間には、それぞれスラストワッシャ58が配置されている。
The
第2キャリア52は、第2遊星ギア51を支持する部分を挟んで、車体内側に大径部52aを有し、車体外側に小径部52bを有している。大径部52a及び小径部52bには、それぞれテーパローラベアリング59,60が装着されており、このテーパローラベアリング59,60を介してメインハウジング15を含むケース18が第2キャリア52に回転自在に支持されている。2つのテーパローラベアリング59,60は、前述のように、第2遊星ギア51を挟んで配置されるとともに、前輪1の中心Ctの車体内側と車体外側に振り分けて配置されている。そして、車体外側に配置されたテーパローラベアリング60は、車体内側に配置されたテーパローラベアリング59よりも小径である。このテーパローラベアリング60の外周側に、ホイール7及びエンドハウジング16をメインハウジング15に固定する複数のボルト25が配置されている。なお、軸受容量としては、2つのテーパローラベアリング59,60はほぼ同様である。
The
第2キャリア52の車体内側の側面には、ギア収納用開口52cと、3つのベアリング収納用開口52d,52e,52fと、が形成されている。ギア収納用開口52cにはドライブギア30及びドリブンギア31が収納され、ベアリング収納用開口52d,52eには、それぞれ入力軸28を支持するボールベアリング33及び出力軸29を支持するボールベアリング35が装着されている。そして、第2キャリア52の車体内側の端面と固定ハウジング14の車体外側の端面とが固定されている。
A
第2キャリア52の車体外側の端面には、テーパローラベアリング60をメインハウジング15に固定するための支持プレート61が複数のボルト62によって固定されている。
A
第2リングギア53は、メインハウジング15の内周面にメインハウジング15と一体に形成されている。
The
[ブレーキ機構]
ブレーキ機構22は、図5に示すように、ブレーキ軸65と、ブレーキ用ギア66と、ブレーキ本体部67と、を有している。
[Brake mechanism]
As shown in FIG. 5, the
ブレーキ軸65は出力軸29と平行にかつ出力軸29からオフセットして配置されており、車両内側の先端にはスプライン軸65aが形成されている。また、ブレーキ軸65は1対のボールベアリング70,71を介して固定ハウジング14及び第2キャリア52に回転自在に支持されている。なお、ボールベアリング71は第2キャリア52のベアリング収納用開口52fに装着されている。そして、このブレーキ軸65にブレーキ用ギア66がブレーキ軸65と一体に形成されている。ブレーキ用ギア66はトランスファ減速機20のドリブンギア31と噛み合っている。ブレーキ用ギア66は、この実施形態では、はすば歯車であるが、平歯車で形成してもよい。
The
ブレーキ本体部67は、2枚のブレーキ用ディスク74と、3枚の固定プレート75と、ピストン76と、を有している。
The brake
ブレーキ用ディスク74は、リング状のプレートであり、内周にスプライン孔74aを有している。このスプライン孔74aがブレーキ軸65のスプライン軸65aに係合している。したがって、ブレーキ用ディスク74はブレーキ軸65に対して相対回転不能かつ軸方向移動可能である。また、ブレーキ用ディスク74の両面には摩擦フェーシングが装着されている。
The
固定プレート75は、リング状のプレートであり、2枚のブレーキ用ディスク74を挟むように配置されている。固定プレート75の外周部には1つの突出部が形成されるとともに、この突出部に切欠きが形成されている。そして、この固定プレート75の切欠きに、固定ハウジング14のブレーキ収容部14dに設けられたピンが係合している。これにより、固定プレート75は固定ハウジング14に対して相対回転不能かつ軸方向移動可能である。
The fixed
ピストン76は、円板状の部材であり、中心部に操作部76aが設けられている。この操作部76aを外部からの操作によってブレーキ軸65側に押すことにより、ブレーキ用ディスク74と固定プレート75とが圧接され、ブレーキ軸65が制動される。このブレーキ軸65が制動されることにより、出力軸29、遊星歯車機構21、及び前輪1の回転が制動されることになる。
The
なお、ブレーキ本体部67の車体内側には、ブレーキカバー78が設けられている。ブレーキカバー78は複数のボルト79によって固定ハウジング14に固定されている。このような構成により、ブレーキ本体部67はオイルとともにケース18内部に密閉されている。
A
[潤滑構造]
次に、図6及び図7を用いて、第2遊星ギア51を支持するニードルベアリング56の潤滑構造について説明する。なお、図7は、図6のZ方向矢視図であり、固定ハウジング14を取り外して第2キャリア52を示している。
[Lubrication structure]
Next, the lubrication structure of the
一般的に終減速機4においては、図7の直線OLで示す高さまで、潤滑用のオイルが溜まるようになっている。そして、従来装置においては、オイルレベルOLより上方の部位については、オイル飛散による雰囲気潤滑に期待するか、あるいはオイル供給用の管等の油路を用いた強制潤滑がなされている。
Generally, in the
ここで、本実施形態の構成では、前述のように、第2キャリア52は、固定ハウジング14に固定されており、公転しない。このため、4つの第2遊星ギア51のうちの上方に配置された2つの第2遊星ギア51を支持するニードルベアリング56には、潤滑用のオイルが供給されにくい。したがって、雰囲気潤滑では潤滑が不足するおそれがあり、また強制潤滑の場合は構成が複雑になる。
Here, in the configuration of the present embodiment, as described above, the
そこで、本実施形態では、トランスファ減速機20のドライブギア30及びドリブンギア31と、ブレーキ機構22のブレーキ用ギア66によるギアポンプ作用を利用して、第2遊星ギア51を支持するニードルベアリング56に確実に潤滑用のオイルが供給されるようにしている。以下、この潤滑構造について詳細に説明する。
Therefore, in this embodiment, the gear pump action of the
まず、この実施形態では、入力軸28、出力軸29、及びブレーキ軸65、すなわち各ギア30,31,66は、図7に示すように配置されている。すなわち、ドライブギア30、ドリブンギア31及びブレーキ用ギア66が直線状に並んで配置されており、ドライブギア30が最も下方で、ブレーキ用ギア66が最も上方に配置されている。これは、ブレーキ機構22によるロスを抑えるためである。具体的には、ブレーキ用ディスク74がオイルに没していると、ブレーキ用ディスク74の回転によってオイルが攪拌される。この際に、ブレーキ用ディスク74がオイルに没している面積が大きい場合は、それだけオイル攪拌による抵抗が大きく、この抵抗がロスとなる。そこで、ロスを抑えるために、ブレーキ用ディスク74が必要最小限でオイルに触れるように、ブレーキ機構22は上方に配置されている。
First, in this embodiment, the
そして、前述のように、第2キャリア52の車体内側の側面にはギア収納用開口52cが形成されている。一方、第2キャリア52の車体内側の端面には固定ハウジング14が固定されている。この固定ハウジング14には3つの開口14a,14b,14cが形成されているが、その他の部分は閉じられている。したがって、第2キャリア52の車体内側の部分と固定ハウジング14との間には、ギア収納用開口52cによって形成されるほぼ閉じられたギア収納空間Grが形成されている。このギア収納空間Grを図6及び図7に破線の斜線で示している。
As described above, the
一方、第2キャリア52において、ギア収納空間Grの下方には下オイル溜まり82が設けられ、ギア収納空間Grの上方には上オイル溜まり83が設けられている。各オイル溜まり82,83は、第2キャリア52の車体内側の側面に形成されており、固定ハウジング14に取り付けられる端面52gより凹んだ部分である。
On the other hand, in the
下オイル溜まり82は、ドライブギア30とドリブンギア31との噛み合い部分の下方に位置する第1溜まり部82aと、ドリブンギア31とブレーキ用ギア66の噛み合い部分の下方に位置する第2溜まり部82bと、これらの間に位置する連結部82cと、を有している。また、第1溜まり部82aには、下方から吸い込み口82dが連続して形成されている。この吸い込み口82dは図6にも表れている。
The
また、第2キャリア52に固定された4つの支持ピン55のそれぞれには、潤滑用の横油路55a及び縦油路55bが形成されている。横油路55aは軸方向に沿って支持ピン55の中心部に形成されている。また、縦油路55bは支持ピン55の外周面から横油路55aに連通するように形成されている。そして、下方に配置された2つの遊星ギア51を支持する支持ピン55の横油路55aが、下オイル溜まり82の第1溜まり部82aと第2溜まり部82bに連通している。
Each of the four support pins 55 fixed to the
上オイル溜まり83は、ドライブギア30とドリブンギア31との噛み合い部分の上方に位置する第3溜まり部83aと、ドリブンギア31とブレーキ用ギア66の噛み合い部分の上方に位置する第4溜まり部83bと、これらの間に位置する連結部83cと、を有している。第3溜まり部83a及び第4溜まり部83bは、それぞれギア収納空間Grからのオイル吐出口に連続して形成されている。
The
そして、下方の2つの遊星ギア51の場合と同様に、上方に配置された2つの遊星ギア51を支持する支持ピン55の横油路55aが、上オイル溜まり83の第3溜まり部83aと第4溜まり部83bに連通している。
Similarly to the case of the two lower planetary gears 51, the
[動作]
以上のように構成された終減速装置4では、モータ3から回転が入力されると、この回転はトランスファ減速機20のドライブギア30及びドリブンギア31によって減速されて出力軸29に出力される。出力軸29の回転は、第1遊星歯車減速機38の第1太陽ギア40、第1遊星ギア41、及び第1リングギア43を介して前輪1に伝達される。また、第1遊星歯車減速機38の第1キャリア42の出力が第2遊星歯車減速機39の第2太陽ギア50に伝達され、第2太陽ギア50、第2遊星ギア51、及び第2リングギア53を介して前輪1に伝達される。
[Operation]
In the
以上のようにして、モータ3の回転は、トランスファ減速機20と、第1及び第2遊星歯車減速機38,39を含む遊星歯車機構21とによって決まる減速比で減速されて、前輪1に伝達される。
As described above, the rotation of the
また、外部からブレーキ操作がなされた場合は、ブレーキ機構22のピストン76がブレーキ用ディスク74と固定プレート75とを圧接する。これにより、ブレーキ軸65の回転が制動され、ブレーキ軸65のブレーキ用ギア66と噛み合うドリブンギア31、すなわち出力軸29の回転が制動される。
Further, when a brake operation is performed from the outside, the
以上のような動作中においては、ドライブギア30、ドリブンギア31、及びブレーキ用ギア66は常に回転している。また、各ギア30,31,66は走行方向に応じて両方向に回転する。これらの各ギア30,31,66の回転によって、ケース18内に溜まっていたオイルは、吸い込み口82dを介して下オイル溜まり82の第1溜まり部82a及び第2溜まり部82bに充填される。この第1溜まり部82a及び第2溜まり部82bには、それぞれ下方に配置された第2遊星ギア51を支持する支持ピン55の横油路55aが連通している。したがって、各溜まり部82a,82bに溜まったオイルは横油路55a及び縦油路55bを介して支持ピン55の外周に設けられたニードルベアリング56に供給される。
During the operation as described above, the
また、下オイル溜まり82に吸い上げられたオイルは、ギア収納空間Grに充填され、さらに吐出口を介して上オイル溜まり83に吐出される。上オイル溜まり83に吐出されたオイルは、第3溜まり部83a及び第4溜まり部83bに充填され、前述の場合と同様に、上方に配置された第2遊星ギア51を支持する支持ピン55の横油路55a及び縦油路55bを介して、第2遊星ギア51を支持するニードルベアリング56に供給される。
The oil sucked into the
[特徴]
(1)ブレーキ操作時に、回生エネルギを蓄積するための負荷によるブレーキが作用するので、ブレーキ機構22を小型化することができ、そのため、ブレーキ機構22を出力軸29からオフセットして配置できる。これにより、従来装置においてブレーキ機構が配置されていたスペースに、モータ3の一部やトランスファ減速機20を構成する部品の一部又は全部を配置できる。したがって、終減速装置4全体の軸方向寸法をコンパクトにすることができる。また、モータ3を、従来装置に比較して車体外側に配置できるので、車体内側により広いスペースを確保でき、このスペースにより大型の電装品を配置することができる。
[Feature]
(1) Since a brake by a load for accumulating regenerative energy acts during a brake operation, the
(2)遊星歯車機構21を第1及び第2遊星歯車減速機38,39で構成しているので、この遊星歯車機構21によって非常に大きな減速比で回転を減速することができる。このため、トランスファ減速機20の減速比を従来に比較して小さくすることができ、トランスファ減速機20のドリブンギア31の径を小さくすることができる。したがって、ドリブンギア31が装着されている出力軸29の周囲をコンパクトにすることができる。
(2) Since the
(3)トランスファ減速機20及び遊星歯車機構21をホイール内部に配置することができ、終減速装置4の占有スペースがコンパクトになる。
(3) The
(4)第2遊星ギア51を支持するニードルベアリング56に対して、トランスファ減速機20のギア30,31及びブレーキ用ギア66によるギアポンプ作用を利用してオイルを供給しているので、簡単な構成で確実に潤滑用のオイルを供給できる。
(4) Since the oil is supplied to the
[他の実施形態]
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes or modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
(a)前記実施形態では、駆動源として電気モータを例にとって説明したが、エンジン等の他の駆動源であっても、本発明を同様に適用することができる。 (A) In the above embodiment, the electric motor has been described as an example of the drive source. However, the present invention can be similarly applied to other drive sources such as an engine.
(b)前記実施形態では、遊星歯車機構を第1及び第2遊星歯車減速機で構成したが、遊星歯車機構が1つの遊星歯車減速機で構成されていてもよい。 (B) In the above embodiment, the planetary gear mechanism is configured by the first and second planetary gear speed reducers. However, the planetary gear mechanism may be configured by one planetary gear speed reducer.
(c)潤滑構造は前記実施形態に限定されない。他の例を図8に示す。この図8に示す例では、ギア収納空間Grの上方に形成された上オイル溜まりが図7に示した実施形態と異なっている。他の構成は図7と同様である。 (C) The lubrication structure is not limited to the above embodiment. Another example is shown in FIG. In the example shown in FIG. 8, the upper oil sump formed above the gear storage space Gr is different from the embodiment shown in FIG. Other configurations are the same as those in FIG.
図8に示す上オイル溜まり93は、前記実施形態と同様に、第2キャリア52の車両内側の側面に形成されており、固定ハウジング14に取り付けられる端面52gより凹んだ部分である。この上オイル溜まり93は、上方の2つの第2遊星ギア51のうちの一方を支持する支持ピン55の横油路55aに連通する第3溜まり部93aと、他方の支持ピン55の横油路55aに連通する第4溜まり部93bと、これらの間に位置する連結部93cと、を有している。そして、この連結部93cとギア収納空間Grとを連通する吐出口93dが、連結部93cの長手方向の中間部に形成されている。
The
この図8に示す実施形態では、ギア収納空間Grに充填されたオイルは、吐出口93dから連結部93cを介して各溜まり部93a,93bに供給され、さらに横油路55a及び縦油路55bを介して各ニードルベアリング56に供給される。
In the embodiment shown in FIG. 8, the oil filled in the gear storage space Gr is supplied from the
(d)図9にさらに別の潤滑構造の例を示す。この図9に示す実施形態は、前記図7及び図8の実施形態の潤滑構造を利用して、モータを支持するベアリングの潤滑を行うものである。 (D) FIG. 9 shows another example of the lubricating structure. The embodiment shown in FIG. 9 lubricates the bearing that supports the motor by utilizing the lubrication structure of the embodiment of FIGS.
従来のファイナルドライブ装置では、モータの回転を支持するベアリングは、グリス封入タイプのベアリングが用いられている。従来装置では、モータの回転速度が比較的遅いために、このようなグリス封入タイプのベアリングを用いることで特に問題はなく、外部からの強制潤滑等は不要である。 In a conventional final drive device, a grease-enclosed type bearing is used as a bearing that supports the rotation of the motor. In the conventional apparatus, since the rotation speed of the motor is relatively slow, there is no particular problem by using such a grease-enclosed type bearing, and forced lubrication from the outside is unnecessary.
しかし、効率の向上やモータの小型化を実現するためには、高い回転数で回転可能なモータを用いる必要がある。そして、本実施形態のように高回転型のモータを用いた場合には、モータをグリス封入タイプのベアリングで支持すると、ベアリングの潤滑が不足する場合がある。 However, in order to improve the efficiency and reduce the size of the motor, it is necessary to use a motor that can rotate at a high rotational speed. When a high-rotation type motor is used as in this embodiment, if the motor is supported by a grease-enclosed type bearing, the lubrication of the bearing may be insufficient.
そこでモータを支持するベアリングに対して、オイルによる強制潤滑が必要になる。このような強制潤滑を行うためには、オイルポンプ、オイルパン等が必要となり、コストの増加を招くことになり、また機器のレイアウト上の困難も伴う。 Therefore, forced lubrication with oil is required for the bearing that supports the motor. In order to perform such forced lubrication, an oil pump, an oil pan, and the like are required, resulting in an increase in cost and a difficulty in equipment layout.
そこで図9に示す実施形態では、図7及び図8で示された各ギア30,31,66を利用したギアポンプ作用を利用して、モータ3を支持するベアリングに強制的に潤滑用のオイルを供給している。以下、具体的な構成について説明する。
Therefore, in the embodiment shown in FIG. 9, the lubricating oil is forcedly applied to the bearing supporting the
まず、モータ3は、モータ軸10の両端が1対のボールベアリング95,96によって車体フレーム及びモータハウジング97に支持されている。また、ドライブギア30が形成された入力軸28には、中心部に軸方向に貫通する横油路28bが形成されている。一方、モータ軸10にも、同様に中心部に軸方向に沿って横油路10bが形成されている。横油路10bは、入力軸28側の端部は外部に連通しており、入力軸28に形成された横油路28bと連通している。また、横油路10bの逆側の端部は閉じられている。また、各ベアリング95,96の近傍には、モータ軸10の外周面から横油路10bに連通する縦油路10c,10d,10eが形成されている。そして、モータ軸10の車両内側端とモータハウジング97との間の空間と、終減速装置4のケース18の底部との間は、外部配管98によって連通されている。
First, the
このような構成では、図7又は図8に示すギアポンプ作用によってケース18の底部から汲み上げられたオイルは、まずギア収納空間Grに充填され、このギア収納空間Grに充填されたオイルは、前述の溜まり部を介して入力軸28の横油路28bに導かれる。そして、この横油路28bのオイルは、モータ軸10の横油路10bに導かれ、各縦油路10c,10dを介してボールベアリング95に供給されるとともに、別の縦油路10eを介してボールベアリング96に供給される。そして、各部を潤滑したオイルは、外部配管98を通してケース8の底部に戻される。
In such a configuration, the oil pumped from the bottom of the
このような実施形態では、特別なオイルポンプを用いることなく、各ギア30,31,66によるギアポンプ作用を利用してモータ3を支持するベアリングを潤滑している。このため、安価な構成で、確実にベアリングを潤滑することができる。
In such an embodiment, the bearing that supports the
(e−1)第1遊星歯車減速機38では、第1キャリア42は公転する。したがって、第1キャリア42に設けられた複数の第1遊星ギア41は、すべてケース8の底部に溜まったオイルに浸漬する。このため、第1遊星ギア41を支持しているニードルベアリング46に対してもオイルが供給されることになる。
(E-1) In the first planetary
しかし、前記各実施形態では、高回転・低トルク型のモータを用い、かつトランスファ減速機20における減速比が比較的小さいので、1段目の第1遊星歯車減速機38には、比較的高い回転数が入力されることになる。したがって、第1遊星ギア41を支持するニードルベアリング46に対して、十分に潤滑オイルを供給する必要がある。また、ニードルベアリング46は第1遊星ギア41とスラストワッシャ47とによって囲まれているので、ニードルベアリング46に対してオイルが供給されにくい。さらに、オイルを攪拌する際のロスを避けるために、オイルレベルを下げることが要望されており、ニードルベアリング46へのオイル供給のための構成について、改善が求められている。
However, in each of the above embodiments, a high rotation / low torque type motor is used, and the reduction ratio in the
そこで、第1遊星ギア41を支持するニードルベアリング46に十分な潤滑オイルを供給するための構成を図10に示す。
FIG. 10 shows a configuration for supplying sufficient lubricating oil to the
図10には、複数の第1遊星ギア41のうちの1つが、最も下方に位置している状態を示している。この図に示すように、ケース18内のオイルレベルOLは、最下位の第1遊星ギア41の回転中心軸Cよりも上方に位置している。
FIG. 10 shows a state where one of the plurality of first
そして、第1遊星ギア41を支持する支持ピン45には、回転中心軸Cに一致して軸方向に沿って形成された横油路45aと、支持ピン45の外周面から横油路45aに連通する縦油路45bとが形成されている。
The
このような構成によれば、支持ピン45がケース18の底部に溜まったオイル中に没したときに、オイルが横油路45a及び縦油路45bを通して確実にニードルベアリング46に導かれる。このため、ニードルベアリング46の潤滑不足を防止できる。
According to such a configuration, when the
(e−2)図11に、図10に示した実施形態の変形例を示す。この例では、支持ピン145の横油路145aが、回転中心軸Cから外周側に偏芯して形成されている。縦油路145bについては図10の例と同じ構成である。
(E-2) FIG. 11 shows a modification of the embodiment shown in FIG. In this example, the
この場合は、支持ピン145は第1キャリア42に対して固定されており、かつ横油路145aが外周側に偏芯して形成されているので、図10の例に比較して横油路145aがオイル中に没している時間が増える。このため、ニードルベアリング46に供給される油量を増やすことができる。
In this case, since the
(e−3)図12に、図10に示した実施形態のさらなる変形例を示す。この例では、支持ピン245の横油路245aが、回転中心軸Cに対して斜めに形成されている。すなわち、横油路245aの開放端(図12の右端)が内周側に位置し、先端側が外周側に位置している。縦油路245bについては図10の例と同じ構成である。
(E-3) FIG. 12 shows a further modification of the embodiment shown in FIG. In this example, the
この場合は、重力及び遠心力を利用して、ニードルベアリング46に供給される油量を増やすことができる。
In this case, the amount of oil supplied to the
1 前輪
2 ファイナルドライブ装置
3 モータ
4 終減速装置
20 トランスファ減速機
21 遊星歯車機構
22 ブレーキ機構
28 入力軸
29 出力軸
30 ドライブギア
31 ドリブンギア
38 第1遊星歯車減速機
39 第2遊星歯車減速機
65 ブレーキ軸
66 ブレーキ用ギア
67 ブレーキ本体部
74 ブレーキディスク
75 固定プレート
DESCRIPTION OF
Claims (4)
入力軸及び出力軸と、前記入力軸と同軸に配置されたドライブギアと、前記出力軸と同軸に配置され前記ドライブギアに噛み合うドリブンギアと、を有し、前記駆動源からの回転を減速するトランスファ減速機と、
前記出力軸と同軸に配置され、前記出力軸の回転を減速する第1遊星歯車減速機と、前記第1遊星歯車減速機の出力回転をさらに減速して前記駆動輪に伝達する第2遊星歯車減速機と、を有し、前記トランスファ減速機からの出力回転をさらに減速して前記駆動輪に伝達する遊星歯車機構と、
前記入力軸及び出力軸からオフセットして配置されたブレーキ軸と、前記ブレーキ軸に設けられ前記ドリブンギアと噛み合うブレーキ用ギアと、を有し、前記出力軸の回転を制動するブレーキ機構と、
を備えた作業用車両の終減速装置。 A final deceleration device for a working vehicle that decelerates the rotation input from the drive source and transmits it to the drive wheels,
An input shaft and an output shaft, a drive gear arranged coaxially with the input shaft, and a driven gear arranged coaxially with the output shaft and meshing with the drive gear, and reduce the rotation from the drive source A transfer reducer,
A first planetary gear reducer that is arranged coaxially with the output shaft and decelerates the rotation of the output shaft, and a second planetary gear that further decelerates the output rotation of the first planetary gear reducer and transmits it to the drive wheel. It includes a reduction gear, and a planetary gear mechanism for transmitting the drive wheel and further reduces the rotation output from the transfer speed reducer,
A brake mechanism arranged to be offset from the input shaft and the output shaft, and a brake gear that is provided on the brake shaft and meshes with the driven gear, and brakes the rotation of the output shaft;
A final reduction device for a working vehicle comprising:
前記トランスファ減速機及び前記遊星歯車機構は前記ホイールの内周部で前記ホイールの回転軸方向の幅内に配置されている、
請求項1に記載の作業用車両の終減速装置。 The drive wheel is a tire and a wheel on which the tire is mounted,
The transfer speed reducer and the planetary gear mechanism are disposed within the width of the wheel in the rotation axis direction at the inner periphery of the wheel.
The final reduction device for a working vehicle according to claim 1 .
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