JP6002900B2

JP6002900B2 - 排水ポンプの減速機脱着構造

Info

Publication number: JP6002900B2
Application number: JP2012165604A
Authority: JP
Inventors: 中島　渉; 渉中島
Original assignee: Kanzaki Kokyukoki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kanzaki Kokyukoki Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2012-07-26
Filing date: 2012-07-26
Publication date: 2016-10-05
Anticipated expiration: 2032-07-26
Also published as: JP2014025394A

Description

本発明は、原動機からの回転動力をポンプ本体に減速して伝達する減速機を備え、該減速機に、前記ポンプ本体を駆動するポンプ軸と同一軸心上に配置されるサンギアと、該サンギアの外周に配置・噛合される複数のプラネタリギアと、該プラネタリギアをキャリア軸に回動自在に支持するプラネタリキャリアとを有する遊星ギア機構を備えた排水ポンプに関し、特に、該排水ポンプにおける減速機の脱着構成に関する。

従来より、排水ポンプには、遊星ギア機構等を備えた減速機が用いられており、該減速機によって、電動モータ等の原動機からの回転動力を減速し、該減速動力を、羽根車等のポンプ本体を駆動するためのポンプ軸に伝達する技術が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。該技術では、羽根車直上の空間を利用して減速機を配置することにより、該減速機の設置空間の省略や冷却を図っている。
そして、該技術では、前記減速機に遊星ギア機構を備える場合、該遊星ギア機構からの減速動力の出力部となるプラネタリキャリアと前記ポンプ軸との連結は、次のようにして行われる。すなわち、該プラネタリキャリアのボス部にポンプ軸の軸端部を下方から嵌入してスプライン嵌合し、該軸端部の突出端面に、前記ボス部の内端である上端と当接可能な押さえ板を、上方から螺挿するボルトによって締結固定する一方、前記ポンプ軸の途中部に、前記ボス部の外端である下端に当接可能な鍔部を外周側面に突出形成し、該鍔部と前記押さえ部材との間によってボス部を挟持することにより、プラネタリキャリアとポンプ軸とが連結される。

特開２００１−７３９８２号公報

前記技術において、ポンプ軸を軸支する軸受けの交換等のような、減速機下方のメンテナンスを行うには、まず、前記ポンプ軸の上方で同一軸心上に配置されるサンギアを上方に移動して取り外した後、その空いた配置空間から前記ボルトを回動操作して上に取り出し、前記押さえ板をポンプ軸から脱着させることにより、該ポンプ軸の軸端部から前記ボス部を上方に抜き出して、減速機のケースに予め組み付けてあるプラネタリギア・プラネタリキャリア・インターナルギア等のサンギア以外の部分（以下、「遊星ギア機構仕組部」とする）全体をポンプ軸から取り外す必要がある。
しかしながら、前記サンギアの外周に配置されている複数のプラネタリギアが前記配置空間内に向かって張り出しているため、該プラネタリギアによる干渉のせいで、前記ボルトを回動操作して上方に取り出すことができない。このため、減速機下方のメンテナンスには、前記遊星ギア機構仕組部をわざわざ分解してからボルトにアクセスして減速機をポンプ軸から脱着する必要があり、メンテナンスに手間と時間がかかる、という問題があった。
更に、メンテナンスの度に前記遊星ギア機構仕組部を分解すると、各ギアの噛合精度、位置精度が悪くなり、動力伝達効率の低下や、部品寿命の悪化を招く、という問題もあった。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
すなわち、請求項１においては、原動機からの回転動力をポンプ本体に減速して伝達する減速機を備え、該減速機に、前記ポンプ本体を駆動するポンプ軸と同一軸心上に配置されるサンギアと、該サンギアの外周に配置・噛合される複数のプラネタリギアと、該プラネタリギアをキャリア軸に回動自在に支持するプラネタリキャリアとを有する遊星ギア機構を備えた排水ポンプにおいて、前記サンギアとポンプ軸との間には、該ポンプ軸に前記プラネタリキャリアを連結する連結具を設け、該連結具は、前記ポンプ軸の軸心方向から見てプラネタリギアと重複しない配置構成とすることにより、減速機脱着時には、前記サンギアを取り外した後、前記連結具を軸心方向への離間移動により取り外し可能としたものである。
請求項２においては、前記プラネタリキャリアのボス部に、前記ポンプ軸の軸端部を外方から嵌入してスプライン嵌合し、該軸端部の突出端面に、前記ボス部の内端と当接可能な押さえ部材を前記連結具によって固定する一方、前記ポンプ軸の途中部に、前記ボス部の外端に当接可能な係止部を形成し、該係止部と前記押さえ部材との間にボス部を挟持することにより、前記ポンプ軸にプラネタリキャリアを着脱可能に連結するものである。
請求項３においては、前記押さえ部材に、磁力によって吸着可能な油中の不純物を収集し保持する磁石を取り付けるものである。

本発明は、以上のように構成したので、以下に示す効果を奏する。
すなわち、請求項１により、前記サンギアを取り外した後に、その空となった配置空間内にプラネタリギアが張り出して連結具と干渉することがなく、該連結具を迅速に取り外すことができ、減速機下方のメンテナンスのために、前記遊星ギア機構仕組部をわざわざ分解する必要がなくなり、メンテナンスにかかる手間と時間を大きく削減することができる。更に、遊星ギア機構仕組部の分解頻度を低くすることができ、各ギアの噛合精度、位置精度の悪化を防止し、動力伝達効率や部品寿命の向上を図ることができる。
請求項２により、前記プラネタリキャリアのボス部を、該ボス部にスプライン嵌合したポンプ軸の係止部と押さえ部材の間に挟持するだけの簡単な構成で、ポンプ軸に減速機の出力部を着脱可能に連結することができ、部品数の削減による部品コストの低下とメンテナンス性の向上を図ることができる。
請求項３により、排水ポンプ停止時にプラネタリキャリアからポンプ軸にかけて蓄積された潤滑油中の摩耗鉄粉等の不純物を磁石に吸着させて保持することにより、排水ポンプ稼働時に該不純物が減速機内に拡散するのを防止することができ、潤滑油の汚染抑制による潤滑油と減速機の高寿命化を図ることができる。

本発明に係わる排水ポンプを有する排水システムの概略を示す説明図である。排水ポンプの全体構成を示す側面一部断面図である。減速機の側面一部断面図である。同じく平面模式図である。別形態の排水ポンプ１Ａの側面一部断面図である。図５のＡ−Ａ矢視断面図である。別形態の排水ポンプ１Ｂの側面一部断面図である。別形態の排水ポンプ１Ｃの側面一部断面図である。別形態の排水ポンプ１Ｄの側面一部断面図である。別形態の排水ポンプ１Ｅの減速機の平面模式図である。図１０のＢ−Ｂ矢視断面図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
なお、図２の矢印Ｆで示す方向を排水ポンプ１の前方向とし、以下で述べる各部材の位置や方向等はこの前方向を基準とするものである。

まず、本発明に関わる排水ポンプ１の全体構成について、図１乃至図３により説明する。
該排水ポンプ１は、排水システム９０において、雨水等を集水した水溜まり２に下部が浸漬された排水パイプ３内に収容され、該排水パイプ３の上部は、堤防８８に敷設した配管８６の一端に連結連通される一方、該配管８６の他端は、河川８９への樋門８７まで延設される。更に、前記排水パイプ３は、上端が閉塞された直管部３ａ、下方を絞った絞り管部３ｂ、及び下方を拡径した吸込管部３ｃとから構成されており、これにより、該吸込管部３ｃの下端開口部３ｄから、前記排水ポンプ１によって水溜まり２内の水が吸い上げられ、前記絞り管部３ｂから直管部３ａを介して配管８６内に移送されて、前記樋門８７から河川８９へ排出される。

このような排水ポンプ１においては、前記直管部３ａ内に電動モータ４が設けられ、該電動モータ４の下端は、筒状の連結ケース５の上面に固設され、該連結ケース５の下端には、下方を絞った減速ケース６の上端が、ボルト１３により締結されたフランジ部５ａ・６ａを介して連結されている。

該減速ケース６は、上から順に大径部６ｂ・絞り部６ｃ・小径部６ｄを連設して形成すると共に、前記フランジ部６ａの外周下面には、下方を絞った筒状の中間ケース７の上端が連結されており、該中間ケース７内に前記減速ケース６が収納される。更に、該中間ケース７の下端面からは、ポンプ軸１１が下方に突出され、この突出端に、複数の翼３８を列設して成る羽根車８が固設される。

一方、該ポンプ軸１１は上方に延出され、その延出端は、前記減速ケース６の大径部６ｂ内に設けた、本発明に係わる減速機９を介して、前記電動モータ４のモータ軸１０と連動連結される。なお、該モータ軸１０は、前記連結ケース５内において、前記ポンプ軸１１と同一の軸心３４上に軸支されている。

このような構成により、前記電動モータ４からの回転動力を減速機９によって減速し、減速動力としてポンプ軸１１に伝達することにより、該ポンプ軸１１下端の羽根車８が水平回動され、該羽根車８によって前記下端開口部３ｄから吸い上げられた水が、排水ポンプ１下部と排水パイプ３との隙間に形成される第一流路３６から、排水ポンプ１上部と排水パイプ３との隙間に形成される第二流路３７内に流れ込み、そのまま直管部３ａの上部から配管８６内に移送される。

また、前記羽根車８の上方の絞り管部３ｂにおいて、その上半部の内周面には、前記第一流路３６内に突出するようにして、スパイラル状のリブ１４が周方向に列設されている。

該リブ１４間のピッチは、羽根車８の翼３８間のピッチと略同一に設定すると共に、リブ１４の下縁１４ａの仰角θ１も、翼３８の上縁３８ａの俯角θ３と略同じに設定して、下縁１４ａとその直下で対向する上縁３８ａとが互いに略平行となるようにしている。更に、リブ１４の内縁１４ｂの仰角θ２は、上部ほど徐々に小さくなるように設定されている。

これにより、スパイラル状のリブ１４が、羽根車８でくみ上げる際に発生した旋回流をそのまま取り込みつつ、排水パイプ３内の流れを規則的なものとしている。

すなわち、前記羽根車８の上方にスパイラル状のリブ１４を設け、該リブ１４のピッチを羽根車８の翼３８と略同一に設定すると共に、対向する部分である下縁１４ａと上縁３８ａとを互いに略平行に設定し、更に、リブ１４は上部ほど拡径するように設定するので、第一流路３６内での流動抵抗を減少させつつ強力な旋回流を発生させることができ、ポンプ効率の大幅な向上を図ることができる。

次に、前記減速機９の構造と、その脱着構成について、図２乃至図４により説明する。
図２、図３に示すように、該減速機９は、上下中央に位置する遊星ギア機構１５と、該遊星ギア機構１５に上方のモータ軸１０を連結する上連結部２２と、該遊星ギア機構１５に下方のポンプ軸１１を連結する下連結部２３とから構成される。

このうちの遊星ギア機構１５は、前記軸心３４上に配置されるサンギア２４と、該サンギア２４下端のギア部２４ｂの外周に配置・噛合される複数のプラネタリギア２５と、該プラネタリギア２５の外周に配置・噛合されるリング状のインターナルギア２６と、前記プラネタリギア２５を回動自在に支持するプラネタリキャリア２７とから構成される。

そして、該プラネタリキャリア２７は、リング状の上支持部材２９と、円盤の平面視略中央から筒状のボス部３０ａを下方に垂設させた下支持部材３０との間に、上下方向に軸心を有する複数のキャリア軸２８を介設して構成され、該キャリア軸２８に、前記プラネタリギア２５がニードルベアリング３３を介して回動自在に支持されている。

更に、前記インターナルギア２６は、前記減速ケース６の大径部６ｂの内壁に設けた段部６ｂ１に嵌合され、ボルト１６により着脱可能に締結固定される。

前記上連結部２２においては、前記モータ軸１０の下端部１０ａに、筒状のカップリング１２を下方から外嵌して途中部までスプライン嵌合する。その上で、前記モータ軸１０の下端面１０ｂに、下方から押さえ板１９を当接してボルト１８で締結固定し、該押さえ板１９の外周縁に、前記カップリング１２内周の上下途中部の段部１２ａを係止している。

更に、前記カップリング１２の内周には、その下端部にスプライン部１２ｂが形成され、該スプライン部１２ｂには、前記サンギア２４上端のスプライン部２４ｃが下方から挿嵌されている。

これにより、モータ軸１０にカップリング１２を着脱自在に連結して、メンテナンスを容易にすると共に、該カップリング１２にサンギア２４を上下動可能に連結して、ポンプ稼働中の振動等によりサンギア２４・モータ軸１０間の距離が変動しても各部材が互いに干渉しないようにしている。

前記下連結部２３においては、前記ポンプ軸１１の上端部１１ｂに、前記プラネタリキャリア２７のボス部３０ａを上方から外嵌し、該ボス部３０ａの下端３０ａ２が、前記ポンプ軸１１の途中部で外周に設けた鍔状の係止部１１ｃに当接するまでスプライン嵌合する。その上で、前記ポンプ軸１１の上端面１１ａに、上方から押さえ板２０を当接してボルト１７で締結固定し、該押さえ板２０の外周縁に、前記ボス部３０ａの上部に設けた段部３０ａ１を係止している。

これにより、ボス部３０ａを係止部１１ｃと押さえ板２０との間に挟持することができ、ポンプ軸１１にプラネタリキャリア２７を着脱自在に連結して、減速機９下方のメンテナンスが容易に行えるようにしている。

このような構成により、前記電動モータ４からの回転動力は、モータ軸１０から上連結部２２を介してサンギア２４に入力され、遊星ギア機構１５で減速された後、減速動力として、プラネタリキャリア２７から下連結部２３を介してポンプ軸１１に出力される。

また、図３、図４に示すように、このような構造の減速機９においては、前記下連結部２３でボス部３０ａを係止部１１ｃと押さえ板２０との間に挟持させているボルト１７は、平面視で、該ボルト１７と前記プラネタリギア２５が重複しない位置、本実施例では、ボルト１７の頭部１７ａとプラネタリギア２５の歯先円２５ａが重複しない位置に設定されている。

これにより、減速機９を脱着すべく、カップリング１２を付けたままでモータ軸１０を矢印３１の方向に引き抜いた後、サンギア２４を同方向に移動して取り外すと、該サンギア２４を設置していた配置空間３２、すなわち、遊星ギア機構１５においてサンギア２４を除いた部分（以下、「遊星ギア機構仕組部｝とする）３５の平面視略中央の空間に、前記ボルト１７の頭部１７ａを露出させることができる。

このため、前記配置空間３２を介して頭部１７ａを回動操作することができ、前記ボルト１７を矢印３１の方向に移動して取り外した後、前記ボルト１６を取り外してから遊星ギア機構仕組部３５を同方向に引き上げると、前記押さえ板２０が段部３０ａ１に係止された状態で、ポンプ軸１１の上端部１１ｂからプラネタリキャリア２７のボス部３０ａが引き抜かれ、遊星ギア機構仕組部３５を取り外すことができる。

すなわち、原動機である電動モータ４からの回転動力をポンプ本体である羽根車８に減速して伝達する減速機９を備え、該減速機９に、前記羽根車８を駆動するポンプ軸１１と同一の軸心３４上に配置されるサンギア２４と、該サンギア２４の外周に配置・噛合される複数のプラネタリギア２５と、該プラネタリギア２５をキャリア軸２８に回動自在に支持するプラネタリキャリア２７とを有する遊星ギア機構１５を備えた排水ポンプ１において、前記サンギア２４とポンプ軸１１との間には、該ポンプ軸１１に前記プラネタリキャリア２７を連結する連結具であるボルト１７を設け、該ボルト１７は、前記ポンプ軸１１の軸心３４の方向から見てプラネタリギア２５と重複しない、本実施例ではプラネタリギア２５の歯先円２５ａと重複しない配置構成とすることにより、減速機脱着時には、前記サンギア２４を取り外した後、前記ボルト１７を軸心３４の方向への離間移動により取り外し可能としたので、前記サンギア２４を取り外した後に、その空となった配置空間３２内にプラネタリギア２５が張り出してボルト１７と干渉することがなく、該ボルト１７を迅速に取り外すことができ、減速機９下方のメンテナンスのために、前記遊星ギア機構仕組部３５をわざわざ分解する必要がなくなり、メンテナンスにかかる手間と時間を大きく削減することができる。更に、遊星ギア機構仕組部３５の分解頻度を低くすることができ、各ギアの噛合精度、位置精度の悪化を防止し、動力伝達効率や部品寿命の向上を図ることができる。

更に、前記プラネタリキャリア２７のボス部３０ａに、前記ポンプ軸１１の軸端部である上端部１１ｂを外方である下方から嵌入してスプライン嵌合し、該上端部１１ｂの突出端面である上端面１１ａに、前記ボス部３０ａの内端である段部３０ａ１と当接可能な押さえ部材である押さえ板２０を前記連結具であるボルト１７によって固定する一方、前記ポンプ軸１１の途中部に、前記ボス部３０ａの外端である下端３０ａ２に当接可能な係止部１１ｃを形成し、該係止部１１ｃと前記押さえ板２０との間にボス部３０ａを挟持することにより、前記ポンプ軸１１にプラネタリキャリア２７を着脱可能に連結するので、該プラネタリキャリア２７のボス部３０ａを、該ボス部３０ａにスプライン嵌合したポンプ軸１１の係止部１１ｃと押さえ板２０の間に挟持するだけの簡単な構成で、ポンプ軸１１に減速機９の出力部であるプラネタリキャリア２７を着脱可能に連結することができ、部品数の削減による部品コストの低下とメンテナンス性の向上を図ることができる。

次に、前記排水ポンプ１の潤滑油の清浄化構成について、図２、図３により説明する。
前記連結ケース５の下部から減速ケース６下端にかけては、潤滑油を貯溜して減速機９の各部を潤滑する第一油溜まり４１が設けられ、該第一油溜まり４１は、中間ケース７内に形成される第二油溜まり４２と連通される。

該第二油溜まり４２は、前記減速ケース６の下端外周から中間ケース７の内壁間に介設される水平リング状の上壁７ａと、該上壁７ａよりも下方のポンプ軸１１外周から中間ケース７の内壁間に介設された水平リング状の隔壁７ｂとの間に形成され、前記第一油溜まり４１との間で潤滑油を循環可能としている。そして、潤滑油交換の際には、前記第一油溜まり４１内の潤滑油がこの第二油溜まり４２を介して抜き取られるようにしている。

なお、前記ポンプ軸１１では、前記係止部１１ｃの下方に連設される被軸受け部１１ｄが、減速ケース６の小径部６ｄ内に嵌設された円錐ころ軸受け等の軸受け５０により、該軸受け５０の上面に前記係止部１１ｃが支持された状態で軸支されており、このうちの軸受け５０内の隙間や、被軸受け部１１ｄと小径部６ｄ間の軸外周空間５２を通って、第一油溜まり４１内の潤滑油が第二油溜まり４２内に流下される。

更に、該第二油溜まり４２の下方において、前記隔壁７ｂと、該隔壁７ｂより下方のポンプ軸１１外周から中間ケース７の内壁間に介設される水平リング状の下壁７ｃとの間には、第三油溜まり４３が形成される。そして、該第三油溜まり４３は、図示せぬシール部材により、上方の前記第二油溜まり４２とは油密状態で閉塞される一方、下方の羽根車８内には連通され、該羽根車８のみに潤滑油を供給してその各部を潤滑するようにしている。

以上のような潤滑構成において、前記第一油溜まり４１内では、遊星ギア機構１５から発生する摩耗鉄粉等の不純物は、プラネタリキャリア２７からポンプ軸１１にかけた部分、特に、遊星ギア機構１５全体の回転中心に設けたサンギア２４の前記配置空間３２内に向かって移動し、ポンプ軸１１の上端面１１ａ近傍に集積する。

そこで、該上端面１１ａ上の前記押さえ板２０には、マグネットプレート２１が積層され、該マグネットプレート２１を貫通するようにして、前記ボルト１７を押さえ板２０から上端部１１ｂに螺挿し、マグネットプレート２１を押さえ板２０上に固定するようにしている。

これにより、排水ポンプ１が停止している間に、前記上端面１１ａ近傍に向かって移動し蓄積された不純物を、磁力によってマグネットプレート２１に吸着させ保持し、ポンプ軸１１が回転しても、該不純物が周囲に飛び散らないようにすることができる。

すなわち、前記押さえ部材である押さえ板２０に、磁力によって吸着可能な油中の不純物を収集し保持する磁石であるマグネットプレート２１を取り付けるので、排水ポンプ１停止時にプラネタリキャリア２７からポンプ軸１１にかけて蓄積された潤滑油中の摩耗鉄粉等の不純物をマグネットプレート２１に吸着させて保持することにより、排水ポンプ１稼働時に該不純物が減速機９内に拡散するのを防止することができ、潤滑油の汚染抑制による潤滑油と減速機９の高寿命化を図ることができる。

また、前記第二油溜まり４２からは、中間ケース７から排水パイプ３にかけて、略水平に筒状のドレインパイプ４４が横架され、通常は、プラグ４６が外方から挿嵌されて潤滑油が封入されている。そして、該第二油溜まり４２においても、排水ポンプ１が停止している間に、減速機９を潤滑する油溜まり４１・４２内で最低部にあたるポンプ軸１１周囲の隔壁７ｂ上に、潤滑油中の不純物が移動し集積される。

そこで、棒状の支柱部４６ａを、前記プラグ４６からドレインパイプ４４内を挿通させて第二油溜まり４２内に突出し、その突出端に、マグネットブロック４８を取り付けるようにしている。

これにより、前記マグネットプレート２１で保持できずに隔壁７ｂ上に集積してきた不純物を、第二油溜まり４２内のマグネットブロック４８に磁力により吸着させ保持し、ポンプ軸１１が回転しても、該不純物が潤滑油中に拡散しないようにすることができる。

同様にして、前記第三油溜まり４３からも、中間ケース７から排水パイプ３にかけて、略水平に筒状のドレインパイプ４５が横架され、通常は、プラグ４７が外方から挿嵌されて潤滑油が封入されている。そして、該第三油溜まり４３においても、排水ポンプ１が停止している間に、ポンプ軸１１周囲の下壁７ｃ上に、潤滑油中の不純物が移動し集積される。

そこで、棒状の支柱部４７ａを、前記プラグ４７からドレインパイプ４５内を挿通させて第三油溜まり４３内に突出し、その突出端に、マグネットブロック４９を取り付けるようにしている。

これにより、潤滑油中の不純物を、第三油溜まり４３内のマグネットブロック４９に磁力により吸着させ保持し、ポンプ軸１１が回転しても、該不純物が潤滑油中に拡散しないようにすることができる。

すなわち、ドレイン部材であるプラグ４７の支柱部４７ａに、磁力によって吸着可能な油中の不純物を収集し保持する磁石であるマグネットブロック４８・４９を取り付けるので、排水ポンプ１停止時に蓄積された潤滑油中の摩耗鉄粉等の不純物をマグネットブロック４８・４９に吸着させて保持することにより、排水ポンプ１稼働時に該不純物が潤滑油中に拡散するのを防止することができ、潤滑油の汚染抑制による潤滑油と減速機９の高寿命化を図ることができる。更に、新たな取付用の部材を設けることなくマグネットブロック４８・４９を取り付けることができ、部品数削減による部品コストの低減やメンテナンス性の向上を図ることができる。

また、前記流路３６・３７から浸入する水分に対しては、前記プラネタリキャリア２７に連結した中間軸と前記ポンプ軸１１との間に電磁クラッチを介設すると共に、前記油溜まり４３に水分感知装置を設け、該水分感知装置と前記電磁クラッチをコントローラに接続するようにしてもよい。

これにより、油溜まり４３内に水分が浸入すると、該水分を前記水分感知装置が検知し、該水分感知装置からの検知信号によってコントローラから電磁クラッチにクラッチ切信号が送信され、該電磁クラッチが切となって、中間軸とポンプ軸１１間の連結が解除され、その結果、ポンプ軸１１は停止する一方、中間軸は空転する。

すなわち、遊星ギア機構１５の出力部であるプラネタリキャリア２７側と、ポンプ軸６２への入力部である中間軸側との間に、電磁クラッチを介設すると共に、油溜まり４３に水分感知装置を設け、該水分感知装置と前記電磁クラッチをコントローラに接続するので、水分浸入時に電磁クラッチを即座に切にしてプラネタリキャリア２７を空転させることができ、乳化によって潤滑性の低下した潤滑油に起因する減速機９の破損を防止することができる。

次に、前記排水ポンプ１の別形態について、図３、図５乃至図１１により説明する。なお、以下では、前記排水ポンプ１と異なる点を中心に説明すると共に、各要素に用いた符号と同じ符号は、同一または同等の機能を有する要素を指すものであり、同じ符号を付した要素については、特に必要としない限り、その説明は省略する。

図５、図６に示す排水ポンプ１Ａは、図３に示す前記排水ポンプ１に新たな潤滑油用の油路を形成することにより、潤滑油交換の際の油路断面積を増加させて流速を高め、交換にかかる時間を短縮すると共に、潤滑油交換前の古い潤滑油の残留を防止したものである。

該排水ポンプ１Ａにおいては、前記減速ケース６の小径部６ｄで軸受け５０の外周よりも外側には、該小径部６ｄを上下に貫通する樋状の第一油路５３が複数形成され、該第一油路５３の上下端は、それぞれ、前記第一油溜まり４１と第二油溜まり４２に開口されている。

更に、前記ポンプ軸１１の被軸受け部１１ｄには、前記上端面１１ａから第二油溜まり４２位置まで軸心方向に延びる一本の軸心油路５４ａと、該軸心油路５４ａの下端から半径方向に放射状に延びて第二油溜まり４２に開口する複数の径方向油路５４ｂとから成る第二油路５４が形成されている。

該第二油路５４については、前記ポンプ軸１１の上端面１１ａ上の押さえ板２０・マグネットプレート２１に、それぞれ、孔２０ａ・２１ａが穿孔されており、軸心油路５４ａの上端が、前記押さえ板２０・マグネットプレート２１によって閉塞されることなく、第一油溜まり４１に開口されるようにしている。

これにより、第一油溜まり４１は、前記軸受け５０内の隙間、軸外周空間５２に加え、前記第一油路５３・第二油路５４を介しても第二油溜まり４２と連通させることができ、第一油溜まり４１から第二油溜まり４２への潤滑油の油路断面積を大きく増加できる。

すなわち、前記減速ケース６側、ポンプ軸１１側の少なくとも一方に、第一油溜まり４１・第二油溜まり４２間を連通可能な油路である第一油路５３・第二油路５４を設けるので、潤滑油交換の際、第一油溜まり４１から第二油溜まり４２に流下する潤滑油の油路断面積を大きくして流速を速め、前記ドレインパイプ４４からの油抜きと注油を迅速に行い、潤滑油交換にかかる時間を大幅に短縮し、メンテナンス性の向上を図ると共に、潤滑油交換前の古い潤滑油を勢いよく流出させて残留を防止し、新しい潤滑油の汚染を回避することができる。

また、図７乃至図９に示す排水ポンプ１Ｂ、１Ｃ、１Ｄは、図３に示す遊星ギア機構１５の出力部側に空転機構を設けることにより、異物を吸い込んで翼３８に噛み込む等して羽根車８がロックされた場合であっても、遊星ギア機構１５にかかる過負荷を逃がして減速機９の破損を防止可能としたものである。

図７に示す排水ポンプ１Ｂにおいては、前記ポンプ軸１１から上端部１１ｂ・係止部１１ｃを削除することにより、本形態に係わるポンプ軸６１が形成される。該ポンプ軸６１の上端面には、爪状凸部６５ａを上面外周部に放射状に複数設けた爪部材６５が、その中央平坦部６５ｂをボルト６４によって締結固定されている。そして、該中央平坦部６５ｂ上には、前記押さえ板２０の下面に小径のロッド状の連結柱７１を垂設して成る中間部材６６の下端が連結されている。

一方、前記プラネタリキャリア２７のボス部３０ａ下端部の肉厚を内側に厚くして、内部に段差部を設けると共に下面に爪状凸部を設けることにより、本形態に係わるプラネタリキャリア５８が形成される。該プラネタリキャリア５８のボス部５８ａ内に、前記中間部材６６が内挿されると共に、該中間部材６６の押さえ板２０の外周上縁は、ボス部５８ａの内周上端に設けた規制リング６８によって上限規制されている。

このようなプラネタリキャリア５８において、前記ボス部５８ａの下面に設けた爪状凸部５８ｂは、前記爪部材６５の爪状凸部６５ａに対向配置されると共に、ボス部３０ａの内部に設けた段差部５８ｃと前記押さえ板２０との間には、前記連結柱７１の外周に巻回されるバネ部材６７が圧縮状態で介装され、該バネ部材６７の弾性力によって、プラネタリキャリア５８は爪部材６５側に常時付勢されている。

以上のような空転機構５５では、電動モータ４からの回転動力によってプラネタリキャリア５８が回転すると、該プラネタリキャリア５８の爪状凸部５８ｂが爪部材６５の爪状凸部６５ａに当接し乗り上げて越えようとするが、通常は、前記バネ部材６７の弾性力によって乗り越えることができず、プラネタリキャリア５８と一緒に爪部材６５が回転し、プラネタリキャリア５８の回転動力がポンプ軸６１に伝達される。

しかし、羽根車８がロックされてポンプ軸６１の回転が停止すると、プラネタリキャリア５８の爪状凸部５８ｂが、前記バネ部材６７の弾性力に抗して、爪部材６５の爪状凸部６５ａを乗り越えるため、プラネタリキャリア５８は上下揺動しながら回転するようにして空転する。

すなわち、遊星ギア機構１５Ａの出力部であるプラネタリキャリア５８側と、ポンプ軸６１への入力部である爪部材６５側との間にあって、互いに係合する爪状部材である爪状凸部５８ｂ・６５ａと、該爪状凸部５８ｂ・６５ａ間を近接方向に付勢する付勢部材であるバネ部材６７とから成り、前記プラネタリキャリア５８と爪部材６５間に所定のトルクが発生すると、前記バネ部材６７の付勢力に抗して前記爪状凸部５８ｂ・６５ａ間が係脱しプラネタリキャリア５８側が空転する空転機構５５を設けたので、異物を吸い込んで翼３８に噛み込む等して羽根車８がロックされた場合であっても、遊星ギア機構１５Ａにかかる過負荷を逃がして減速機９の破損を防止することができる。更に、バネ部材６７の付勢力を調整することにより、空転限界のトルクを調節することができ、様々な仕様の排水ポンプ１Ｂへの対応が可能となる。

図８に示す排水ポンプ１Ｃにおいては、前記ポンプ軸１１から上端部１１ｂを削除することにより、本形態に係わるポンプ軸６２が形成される。該ポンプ軸６２の係止部６２ａの上面中央部には、前記中間部材６６の下端が連結されている。

一方、前記プラネタリキャリア２７のボス部３０ａの上端近傍を除いて肉厚を内側に厚くし、内部に段差部を設けることにより、本形態に係わるプラネタリキャリア５９が形成される。そして、該プラネタリキャリア５９のボス部５９ａ内に前記中間部材６６が内挿される。

このようなプラネタリキャリア５９において、前記ボス部５９ａの下面と前記ポンプ軸６２の係止部６２ａの上面外周部との間には、リング状の下摩擦板７０が介設されると共に、前記ボス部５９ａの内部に設けた段差部５９ｂと前記押さえ板２０との間にも、リング状の上摩擦板６９が介設されている。

以上のような空転機構５６では、プラネタリキャリア５９が回転すると、通常は、前記上下の摩擦板６９・７０は摩擦力によって滑ることがなく、プラネタリキャリア５９と一緒にポンプ軸６２が回転するが、羽根車８がロックされてポンプ軸６２の回転が停止すると、プラネタリキャリア５９が摩擦力に抗して滑り出して空転する。

すなわち、遊星ギア機構１５Ｂの出力部であるプラネタリキャリア５９側と、ポンプ軸６２への入力部である押さえ板２０・係止部６２ａ側との間に、摩擦部材である摩擦板６９・７０を介設して成り、前記プラネタリキャリア５９とポンプ軸６２間に所定のトルクが発生すると、前記摩擦板６９・７０の摩擦力に抗してボス部５９ａと押さえ板２０・係止部６２ａ間が摺動しプラネタリキャリア５９側が空転する空転機構５６を設けたので、異物を吸い込んで翼３８に噛み込む等して羽根車８がロックされた場合であっても、遊星ギア機構１５Ｂにかかる過負荷を逃がして減速機９の破損を防止することができる。更に、該空転機構５６を簡単な構成で形成することができ、部品数の削減による部品コストの低下とメンテナンス性の向上を図ることができる。

図９に示す排水ポンプ１Ｄにおいては、前記ポンプ軸１１から上端部１１ｂ・係止部１１ｃを削除した上で凹部を設けることにより、本形態に係わるポンプ軸６３が形成される。該ポンプ軸６３の上端面６３ｃから軸心周りに、凹部６３ａが形成され、該凹部６３ａ内に、中間部材７２の下半部が内挿され、該中間部材７２の外周には、リング４０が外嵌固定されている。そして、該リング４０に対向するように、前記凹部６３ａの内部には、上下二枚のリング部材７４ａ・７４ｂから成るガイド７４が嵌設され、該リング部材７４ａ・７４ｂ間に前記リング４０が挿入されている。

一方、前記プラネタリキャリア２７のボス部３０ａ下端部の肉厚を内側に厚くして、本形態に係わるプラネタリキャリア６０が形成される。そして、該プラネタリキャリア６０のボス部６０ａ内に、前記中間部材７２の上半部が上下摺動可能にスプライン嵌合されると共に、該中間部材７２の外周上縁は、前記ボス部６０ａの内周上端に設けた規制リング６８によって上限規制されている。

このような中間部材７２の下端部７２ａと、前記凹部６３ａの底部６３ｂには、複数のピン７３の上下端部がそれぞれ植設されており、該ピン７３により、前記中間部材７２とポンプ軸６３が連結されて一体回転できるようにしている。

以上のような空転機構５７では、プラネタリキャリア６０が回転すると、通常は、前記ピン７３は折れることなく、プラネタリキャリア６０・中間部材７２と一緒にポンプ軸６３が回転するが、羽根車８がロックされてポンプ軸６３の回転が停止するとピン７３が折損し、プラネタリキャリア６０のみが中間部材７２と一緒に空転する。この際、該中間部材７２は、前記ガイド７４によって、凹部６３ａ内から抜脱することなく、その内部で円滑に回転される。

すなわち、遊星ギア機構１５Ｃの出力部である中間部材７２と、ポンプ軸６３への入力部である凹部６３ａ側との間に、折損可能な連結部材であるピン７３を介設して成り、前記プラネタリキャリア６０とポンプ軸６３間に所定のトルクが発生すると、前記ピン７３が折損してプラネタリキャリア６０側が空転する空転機構５７を設けたので、異物を吸い込んで翼３８に噛み込む等して羽根車８がロックされた場合であっても、遊星ギア機構１５Ｃにかかる過負荷を逃がして減速機９の破損を防止することができる。更に、該空転機構５７を簡単な構成で形成することができ、部品数の削減による部品コストの低下とメンテナンス性の向上を図ることができる。

また、図１０、図１１に示す排水ポンプ１Ｅは、図３に示す前記インターナルギア２６を複数の層（以下、「層ギア」とする）から成る多層構造で構成すると共に、該インターナルギア２６と噛合する複数のプラネタリギア２５を、それぞれ別々の前記層ギアと噛合させることにより、遊星ギア機構１５への入力荷重を等配可能としたものである。

ここで、図３に示すような従来の遊星歯車機構１５では、ニードルベアリング３３のような軸受けとキャリア軸２８との間に隙間８２を設けることにより、各プラネタリギア２５に作用する荷重負荷のばらつきを軽減する対応がなされている。このため、隙間８２の分だけ軸受けの強度が低下し、十分な軸受け寿命を確保するには軸受け自体の大型化が避けられない。

そこで、本形態の排水ポンプ１Ｅでは、第一層ギア７８・第二層ギア７９・第三層ギア８０を上から順に積層してインターナルギア８１を形成し、減速ケース６の段部６ｂ１に嵌合して固定ピン８４によって締結固定する。該固定ピン８４は、先部のみにネジ部８４ａを設けたネジ付き平行ピンであり、インターナルギア８１との接触部にはゴムなどの弾性部材８５が外嵌されている。

更に、該インターナルギア８１の内側には、前記第一層ギア７８のギア部７８ａと噛合する上段ギア部７５ａを有する第一プラネタリギア７５、前記第二層ギア７９のギア部７９ａと噛合する中段ギア部７６ａを有する第二プラネタリギア７６、及び前記第三層ギア８０のギア部８０ａと噛合する下段ギア部７７ａを有する第三プラネタリギア７７のように、ギア部の高さ位置がそれぞれ異なる三種類のプラネタリギア７５・７６・７７が配置され、いずれも、ニードルベアリング８３のみを介して、前記キャリア軸２８に回動自在に支持されている。

以上のような構成では、電動モータ４からの回転動力によってサンギア２４が回転すると、該サンギア２４と噛合するプラネタリギア７５・７６・７７が回転するが、第一プラネタリギア７５は噛合する第一層ギア７８からの反力によって自転し、第二プラネタリギア７６は噛合する第二層ギア７９からの反力によって自転し、第三プラネタリギア７７は噛合する第三層ギア８０からの反力によって自転する。

これにより、遊星ギア機構１５Ｄに入力された動力によって発生する過負荷を、別々の層ギア７８・７９・８０に逃がすことができ、前記隙間８２と同様に、入力荷重を等配効果を得ることができるのである。

すなわち、遊星ギア機構１５Ｄにおいて、インターナルギア８１を複数のギア部材である層ギア７８・７９・８０から成る多層構造に構成すると共に、該インターナルギア８１と噛合する複数のプラネタリギア７５・７６・７７を、それぞれ別々の前記層ギア７８・７９・８０と噛合させるので、プラネタリギア７５・７６・７７にかかる過負荷を別々の層ギア７８・７９・８０に逃がすことができ、これによる等配効果によって、ニードルベアリング３３のような軸受けとキャリア軸２８との間の隙間８２が不要となり、ニードルベアリング３３を大型化することなく十分な軸受け寿命が確保できると共に、自動調芯軸受けのような高容量の軸受けを用いることができ、軸受け安定性を更に向上させることができる。

本発明は、原動機からの回転動力をポンプ本体に減速して伝達する減速機を備え、該減速機に、前記ポンプ本体を駆動するポンプ軸と同一軸心上に配置されるサンギアと、該サンギアの外周に配置・噛合される複数のプラネタリギアと、該プラネタリギアをキャリア軸に回動自在に支持するプラネタリキャリアとを有する遊星ギア機構を備えた、全ての排水ポンプに適用することができる。

１排水ポンプ
４電動モータ（原動機）
８羽根車（ポンプ本体）
９減速機
１１ポンプ軸
１１ａ上端面（突出端面）
１１ｂ上端部（軸端部）
１１ｃ係止部
１５遊星ギア機構
１７ボルト（連結具）
２０押さえ板（押さえ部材）
２１マグネットプレート（磁石）
２４サンギア
２５プラネタリギア
２７プラネタリキャリア
２８キャリア軸
３０ａボス部
３０ａ１段部（内端）
３０ａ２下端（外端）
３４軸心

Claims

原動機からの回転動力をポンプ本体に減速して伝達する減速機を備え、該減速機に、前記ポンプ本体を駆動するポンプ軸と同一軸心上に配置されるサンギアと、該サンギアの外周に配置・噛合される複数のプラネタリギアと、該プラネタリギアをキャリア軸に回動自在に支持するプラネタリキャリアとを有する遊星ギア機構を備えた排水ポンプにおいて、前記サンギアとポンプ軸との間には、該ポンプ軸に前記プラネタリキャリアを連結する連結具を設け、該連結具は、前記ポンプ軸の軸心方向から見てプラネタリギアと重複しない配置構成とすることにより、減速機脱着時には、前記サンギアを取り外した後、前記連結具を軸心方向への離間移動により取り外し可能としたことを特徴とする排水ポンプの減速機脱着構造。
前記プラネタリキャリアのボス部に、前記ポンプ軸の軸端部を外方から嵌入してスプライン嵌合し、該軸端部の突出端面に、前記ボス部の内端と当接可能な押さえ部材を前記連結具によって固定する一方、前記ポンプ軸の途中部に、前記ボス部の外端に当接可能な係止部を形成し、該係止部と前記押さえ部材との間にボス部を挟持することにより、前記ポンプ軸にプラネタリキャリアを着脱可能に連結することを特徴とする請求項１に記載の排水ポンプの減速機脱着構造。
前記押さえ部材に、磁力によって吸着可能な油中の不純物を収集し保持する磁石を取り付けることを特徴とする請求項２に記載の排水ポンプの減速機脱着構造。