JP5832413B2 - 車輪駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、作業車両の車輪を駆動する車輪駆動装置に関する。

フォークリフト等の作業車両の車輪を駆動する車輪駆動装置において、装置内に減速機構が組み込まれたものが知られている。このような構造の車輪駆動装置では、減速機構の外側に、タイヤが装着されるホイールハブが配置されているものがある。図１は、特許文献１に記載の車輪駆動装置の断面図である。図から分かるように、この装置では、ハウジング９内に減速機である遊星歯車機構Ｃとディスクブレーキ６とが収められている。装置の車体外側に位置するハブ１２には、ボルトＡによって図示しないホイールが締結される。ハブ１２は、出力キャリア１１の内周に形成されたスプラインを介して連結されるとともに、ボルトＢによって軸方向に固定されている。

国際公開第００／３６３１７号公報

特許文献１に記載の車輪駆動装置において、ハブと回転ハウジングとを接続しているボルトが緩むと、車輪駆動装置からハブがホイールごと外れてしまうおそれがある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、車輪駆動装置において、ホイールが取り付けられたケーシングの軸方向移動を規制する部材が緩んだ場合でも、車輪駆動装置からのケーシングの離脱を防止する構造を提供することにある。

本発明のある態様の車輪駆動装置は、遊星歯車と内歯歯車とを有する遊星歯車機構と、内歯歯車と一体化されたケーシングであって、ホイールが取り付けられ内歯歯車の回転をホイールに伝達するケーシングと、ケーシングの軸方向の移動を規制する移動規制部材と、遊星歯車機構よりも車体内側に配置され、ケーシングに対して軸方向に固定された離脱防止部材と、を備え、離脱防止部材の内径が、遊星歯車の外径よりも小さくされている。

この態様によると、遊星歯車機構よりも車体内側に、遊星歯車の外径よりも小さい内径を有する離脱防止部材が設けられている。このため、移動規制部材が緩み移動を規制する機能が失われた場合でも、車体内側の離脱防止部材が遊星歯車と接触することで、車輪駆動装置からのケーシングの離脱を防止することができる。

なお、遊星歯車機構は、偏心揺動型、単純遊星型のいずれであってもよい。偏心揺動型の場合、「遊星歯車の外径」とは、中心軸を法線とする面内で揺動する外歯歯車の最外径（歯先円）のことを指すが、単純遊星型の場合は、太陽歯車の回りを回転する２以上の遊星歯車の、太陽歯車の中心軸から最も遠い点（遊星歯車の歯先のうち、太陽歯車の中心から最も遠い点）を結ぶ円の外径のことを指す。

以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、車輪駆動装置において、ホイールが取り付けられたケーシングの軸方向移動を規制する部材が緩んだ場合でも、車輪駆動装置からのケーシングの離脱を防止することができる。

従来技術に係る車輪駆動装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係る車輪駆動装置の構成を示す断面図である。

図２は、本発明の一実施形態に係る車輪駆動装置１００を中心軸を含む鉛直面で切断したときの断面図である。車輪駆動装置１００は、例えばフォークリフト等の作業車両に使用される。

車輪駆動装置１００は、偏心揺動噛合型と呼ばれる遊星歯車機構の一種である減速機１０と、図２の左側すなわち車体内側で減速機１０に連結される図示しないモータとを備える。

モータの出力軸は、スプライン（図示せず）を介して減速機１０の入力軸１６と連結される。入力軸１６は、後述する外歯歯車２４、２６の半径方向中央に配置されている。入力軸１６には、入力軸１６と軸心のずれた二つの偏心体１８、２０が一体に形成されている。二つの偏心体１８、２０は、互いに１８０度の位相差を有して偏心している。入力軸１６には、ころ軸受２１、２３に潤滑油を供給する通路１８Ａ、２０Ａが形成されている。なお、偏心体１８、２０は、入力軸１６と別体で構成された上で、キー等によって入力軸に固定されたものであってもよい。

各偏心体１８、２０の外周には、ころ軸受２１、２３を介して二枚の外歯歯車２４、２６が揺動可能に外嵌されている。外歯歯車２４、２６は、それぞれ内歯歯車２８に内接噛合している。

内歯歯車２８は、内歯を構成する円筒状の摺動促進部材である内歯ピン（外ローラとも言う）２８Ａ、２８Ｂと、内歯ピン２８Ａ、２８Ｂを貫通してこれを回転自在に保持する外ピン（保持ピンとも言う）２８Ｃと、外ピン２８Ｃを回転自在に支持するとともにケーシング３０の内周面に一体化された内歯歯車本体２８Ｄとで、主に構成されている。なお、外ピンは回転不能にケーシング３０に支持されてもよい。

内歯歯車２８の内歯の歯数、すなわち内歯ピン２８Ａ、２８Ｂの数は、外歯歯車２４、２６の外歯の歯数よりも僅かに（この実施形態では１だけ）多い。

外歯歯車２４、２６の軸方向車体側（車体内側）には車体フレーム（図示せず）に固定される第１キャリア体３４が配置され、軸方向反車体側（車体外側）にはキャリアボルト３６およびキャリアピン４２を介して第１キャリア体３４と一体化された第２キャリア体３８が配置されている。第２キャリア体３８には、内ピン４０が一体に形成されている。

外歯歯車２４（図示しないが、外歯歯車２６も同様）には、その軸心からオフセットされた位置に１２個の同径の貫通孔が等間隔に形成されている。そのうち、１２０度の等間隔で配置された３つの孔にはキャリアピン４２が挿通され、残りの９つの孔には内ピン４０が挿通される。そのため、前者をキャリアピン孔２４Ｂと呼び、後者を内ピン孔２４Ａと呼ぶが、その形状および半径方向位置に相違はない。外歯歯車２４の外周には波形の歯が形成されており、この歯が内歯歯車２８の内歯ピン２８Ａ上を接触しつつ移動することで、中心軸を法線とする面内で外歯歯車２４が揺動できるようになっている。図示しないが、外歯歯車２４に対して１８０度の位相差がある点以外は外歯歯車２６も同様である。

内ピン４０は、外歯歯車２４、２６に貫通形成された内ピン孔２４Ａ、２６Ａに隙間を有した状態で挿通され、その先端が第１キャリア体３４の凹部３４Ａに嵌入されている。内ピン４０は、外歯歯車２４、２６に形成された内ピン孔２４Ａ、２６Ａの一部と摺動促進部材４４を介して当接しており、外歯歯車２４、２６の自転を拘束しその揺動のみを許容している。

内ピン４０は、凹部３４Ａに圧入されているだけであり、ボルト等による固定はなされていない。内ピンは、第１および第２キャリア体３４、３８と外歯歯車２４、２６との間の動力の伝達に寄与する連結部材であると言える。

キャリアピン４２は、外歯歯車２４、２６に貫通形成されたキャリアピン孔２４Ｂ、２６Ｂに隙間を有した状態で挿通され、拡径した当接部４２Ｃが第１キャリア体３４の車体外側面に当接している。キャリアピン４２と第１キャリア体３４とは、キャリアボルト３６によって締結されている。第１キャリア体３４にはキャリアボルト３６を挿通するための貫通孔３４Ｃおよび座ぐり部３４Ｂが形成されており、キャリアピン４２の軸方向端面には、キャリアボルト３６をねじ込むためのねじ穴４２Ｅが形成されている。また、第２キャリア体３８には雌ねじ穴３８Ａが形成されており、キャリアピン４２の反車体側先端の雄ねじと締結されて、キャリアピン４２と第２キャリア体３８とが連結される。

キャリアピン４２は、外歯歯車２４、２６のキャリアピン孔２４Ｂ、２６Ｂとは接しておらず、外歯歯車２４、２６の自転の拘束には寄与していない。キャリアピン４２は、第１キャリア体３４と第２キャリア体３８の間の連結のみに寄与している連結部材であると言える。

減速機１０のケーシング３０は略円筒形をなしている。ケーシング３０の車体内側の内周に形成された凹部３０Ａに第１主軸受４６が嵌入されており、第１主軸受４６を介して第１キャリア体３４の外周にケーシング３０が回転自在に支持される。また、ケーシング３０の（外歯歯車２４、２６よりも）車体外側には径方向内側に延びるフランジが形成されている。このフランジの内周に形成された凹部３０Ｃに第２主軸受４７が嵌入されており、第２主軸受４７を介して第２キャリア体３８の外周にケーシング３０が回転自在に支持される。なお、第１および第２主軸受４６、４７は、ケーシング３０に対して圧入されていてもよいし、隙間嵌めされた後に図示しない止め輪でケーシング３０に固定されてもよい。つまり、ケーシング３０に対して軸方向に固定されていればよい。

ケーシング３０の車体外側の端面には、ボルト４９によってホイール４８が連結され、このホイール４８にフォークリフト（図示せず）のタイヤ５０が装着される。減速機１０は、タイヤ５０の軸方向範囲内（図２の二点鎖線の範囲内）に収められている。

第２キャリア体３８の外周面に形成されたねじ部にはベアリングナット５６が螺合されている。第２主軸受４７の内輪４７Ｃがベアリングナット５６の左端面と接触し、第２主軸受４７の外輪４７Ｂはケーシング３０の凹部３０Ｃと接触している。また、第１主軸受４６の外輪４６Ｂがケーシング３０の凹部３０Ａと接触し、第１主軸受４６の内輪４６Ｃが第１キャリア体３４に形成された肩部３４Ｅと接触している。この結果、第１および第２主軸受４６、４７が嵌入されたケーシング３０の軸方向の移動が、ベアリングナット５６によって規制されている。

第２キャリア体３８とケーシング３０と主軸受４６、４７とを組み付ける際に、ベアリングナット５６の押し込み量を変更することで、主軸受４６、４７に与える与圧を調整することができる。

ベアリングナット５６の車体外側には、該ベアリングナットを外部から覆うカバー６０がボルト６２によってケーシング３０の端面に取り付けられる。

第１主軸受４６よりも車体内側には、ケーシング３０の内周と第１キャリア体３４の外周面との間を封止するオイルシール７０も設けられている。オイルシール７０は、ケーシング３０の内周に形成された凹部３０Ｂに嵌入（圧入）され、リップが第１キャリア体３４の外周面に接するように配置される。

減速機１０の入力部材たる入力軸１６は、正面合わせで配置された一対のアンギュラ玉軸受５２、５４を介して、第１キャリア体３４および第２キャリア体３８に回転自在に支持されている。アンギュラ玉軸受５２、５４は、それぞれ転動体５２Ａ、５４Ａ、および外輪５２Ｂ、５４Ｂを有しているが、内輪は有していない。代わりに、入力軸１６に転動面５２Ｃ、５４Ｃが形成されており、これらがアンギュラ玉軸受の内輪として機能している。なお、この構成に限られず、別体の内輪を配置してもよい。

図２において外歯歯車２４の左側に位置するアンギュラ玉軸受５２は、第１キャリア体３４に形成された凹部３４Ｄと入力軸１６の転動面５２Ｃとで軸方向の動きが拘束されている。反車体側のアンギュラ玉軸受５４は、第２キャリア体３８に形成された凹部３８Ｂと入力軸１６の転動面５４Ｃとで軸方向の動きが拘束されている。そのため、入力軸１６は、第１キャリア体３４および第２キャリア体３８によって、軸方向の動きがいずれの方向に対しても拘束され、ガタなく軸方向に位置決めされる。

続いて、車輪駆動装置１００の作用を説明する。

図示しないモータの出力軸の回転が、スプライン１４を介して減速機１０の入力軸１６に伝達される。入力軸１６が回転すると、偏心体１８、２０の外周が偏心運動を行い、ころ軸受２１、２３を介して外歯歯車２４、２６が揺動する。この揺動により、外歯歯車２４、２６の外歯と内歯歯車２８の内歯ピン２８Ａ、２８Ｂとの噛合位置が順次ずれてゆく現象が生じる。

外歯歯車２４、２６と内歯歯車２８との歯数差は、１に設定されており、また、各外歯歯車２４、２６の自転は、車体フレームに固定された第１キャリア体３４に固定された内ピン４０によって拘束されている。このため、入力軸１６が一回回転する毎に、自転の拘束されている外歯歯車２４、２６に対して内歯歯車２８が歯数差に相当する分だけ自転（回転）することになる。この結果、入力軸１６の回転により、１／（内歯歯車の歯数）に減速された回転速度にて内歯歯車本体２８Ｄと一体化されているケーシング３０が回転する。ケーシング３０の回転により、ケーシング３０にボルト４９によって固定されているホイール４８を介してフォークリフトのタイヤ５０が回転する。

上述したように、本実施形態の車輪駆動装置１００では、ケーシング３０の軸方向の移動はベアリングナット５６によって規制されている。このような構造では、第２主軸受４７の内輪４７Ｃが第２キャリア体３８に対して隙間嵌めされている場合、ベアリングナット５６が何らかの原因で緩むと、ケーシング３０が第２キャリア体３８に対して軸方向外側に移動して車輪駆動装置から離脱するおそれがある。

これを防止すべく、本実施形態では、減速機１０を挟んでベアリングナット５６と反対側に位置する第１主軸受４６およびオイルシール７０を、ケーシング３０の離脱を防止する離脱防止部材として機能させるようにしている。より具体的には、ケーシング３０の内周に嵌入されている主軸受４６の外輪４６Ｂの内径を、外歯歯車２４の外径（歯先円）よりも小さく設定するか、および／または、ケーシング３０の内周に嵌入されているオイルシール７０の内径を、外歯歯車２４の外径よりも小さく設定している。

この構造では、ベアリングナット５６が緩んでケーシング３０の軸方向移動を規制する機能が失われたとき、第１主軸受４６の外輪４６Ｂまたはオイルシール７０と外歯歯車２４との接触によって、ケーシング３０の車体外側へのさらなる移動が停止させられる。よって、ケーシング３０の離脱を防止することができる。

なお、第１主軸受として、外輪４６Ｂのレール内に転動体４６Ａが圧入されている構造の玉軸受を使用してもよい。この場合、転動体４６Ａの外輪４６Ｂに対する軸方向の移動が規制されているので、転動体４６Ａの内径が外歯歯車２４の外径よりも小さければ、ケーシング３０の離脱を防止することができる。また、第１主軸受４６は、玉軸受でなくころ軸受であってもよい。

また、第１主軸受やオイルシールの代わりに、またはこれに加えて、離脱防止専用の環状部材を準備し、軸受やオイルシールに隣接してケーシング３０の車体内側の内周に嵌合してもよい。

ベアリングナット５６とカバー６０の軸方向に隣合う面の間の距離Ｌ１よりも、第１主軸受４６の外輪４６Ｂと外歯歯車２４の軸方向に隣合う面の間の距離Ｌ２の方が小さくなる（Ｌ２＜Ｌ１）ように構成すると、さらに好ましい。通常、ベアリングナットやカバーよりも、軸受外輪や外歯歯車の方が硬い素材で製作されている。そのため、ベアリングナット５６が緩んでケーシング３０が車体外側に向けて移動したとき、ベアリングナット５６とカバー６０とが接触する前に外輪４６Ｂと外歯歯車２４とが接触するため、接触による摩耗を少なく抑えることができる。

以上説明したように、本実施形態によると、ホイールが締結されているケーシングを備える車輪駆動装置において、ケーシングの軸方向移動を規制するベアリングナットとは反対側のケーシング内周に、減速機である遊星歯車機構を挟んで、ケーシングに対して軸方向に固定された離脱防止部材が設けられている。このため、車体外側に位置するベアリングナットが緩んだ場合でも、車体内側の離脱防止部材が減速機の外歯歯車と接触することで、ケーシングの離脱を防止することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

実施の形態では、車輪駆動装置として、入力軸（偏心体軸）１６が内歯歯車２８の中心に配置されるタイプの偏心揺動噛合型の遊星歯車減速機を例に説明した。しかしながら、このタイプの減速機に限らず、例えば、内歯歯車の中心からオフセットした位置に複数本の偏心体軸が配置されるタイプの偏心揺動型の遊星歯車減速機、単純遊星タイプの遊星歯車減速機を含む、任意のタイプの遊星歯車減速機構を有する車輪駆動装置に対しても本発明を適用することができる。

実施の形態では、入力軸に外嵌されたアンギュラ玉軸受に対する与圧調整について説明した。しかしながら、動力伝達軸に外嵌される軸受は、アンギュラ玉軸受に限られず、ラジアル荷重およびアキシャル荷重を支持する軸受、すなわち与圧の付与が必要な軸受であればよく、例えばテーパころ軸受であってもよい。

実施の形態では、車輪駆動装置が駆動する作業車両としてフォークリフトを例にとり説明したが、作業車両であれば任意のものであってよく、例えば建設用、土木用または運搬用の作業機械等を搭載した各種の作業車両であってもよい。

１０ 減速機（遊星歯車機構）、 １６ 入力軸、 ２４、２６ 外歯歯車、 ２８ 内歯歯車、 ３０ ケーシング、 ３４ 第１キャリア体、 ３８ 第２キャリア体、 ４６ 第１主軸受、 ４７ 第２主軸受、 ４８ ホイール、 ４９ ボルト、 ５０ タイヤ、 ５６ ベアリングナット、 ６０ カバー、 ７０ オイルシール、 １００ 車輪駆動装置。

Claims (6)

1. 遊星歯車と内歯歯車とを有する遊星歯車機構と、
   前記内歯歯車と一体化されたケーシングであって、ホイールが取り付けられ前記内歯歯車の回転をホイールに伝達するケーシングと、
   前記ケーシングの軸方向の移動を規制する移動規制部材と、
   前記遊星歯車機構よりも車体内側に配置され、前記ケーシングに対して軸方向に固定された離脱防止部材と、を備え、
   前記離脱防止部材の内径が、前記遊星歯車の外径よりも小さく、
   前記ケーシングは、前記ホイールが取り付けられる部分と前記離脱防止部材が固定される部分とが一体的に形成され、前記離脱防止部材によって、前記ホイールが取り付けられる部分を含む該ケーシングの離脱が防止されることを特徴とする車輪駆動装置。
2. 前記離脱防止部材は、前記ケーシングの内周側に嵌入された軸受の外輪であることを特徴とする請求項１に記載の車輪駆動装置。
3. 前記離脱防止部材は、前記ケーシングの内周側に嵌入された軸受の外輪に対して軸方向に固定されている転動体であることを特徴とする請求項１に記載の車輪駆動装置。
4. 前記離脱防止部材は、前記ケーシングの内周側に嵌入されたオイルシールであることを特徴とする請求項１に記載の車輪駆動装置。
5. 前記移動規制部材は、前記ケーシングの前記遊星歯車機構よりも車体外側の内周に配置される軸受に与圧を付与する軸受ナットであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の車輪駆動装置。
6. 前記軸受ナットの車体外側に配置され該軸受ナットを覆うカバーをさらに備え、
   前記軸受ナットと前記カバーの軸方向に隣合う面の間の距離よりも、前記離脱防止部材と前記遊星歯車の軸方向に隣合う面の間の距離の方が小さくなるように構成されることを特徴とする請求項５に記載の車輪駆動装置。

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