JP6941073B2

JP6941073B2 - 減速装置

Info

Publication number: JP6941073B2
Application number: JP2018063696A
Authority: JP
Inventors: 駿介後藤; 一樹久田; 泰正山▲崎▼
Original assignee: 住友重機械ギヤボックス株式会社
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2021-09-29
Anticipated expiration: 2038-03-29
Also published as: CN110319180A; JP2019173897A; CN110319180B

Description

本発明は、減速装置に関する。

減速装置内では歯車等の構成部品が高速で回転する。特に入力軸側は出力軸側よりも回転数が大きいため、発熱が問題になる。減速装置が高熱になると、シールやオイルの劣化、油膜の減少による早期の歯車・軸受損傷といった問題が生じうる。このため、減速装置の入力軸に冷却用のファンを設けたものが知られている。

特許文献１には、減速機構を収納するケーシングと、ケーシングから外部に突出する突出部を有する入力軸と、入力軸の突出部に設けられたファンと、ファンを覆うファンフードと、を備えた減速装置において、ファンフードは、筒状部と、筒状部に接続され反入力側に向かうに従って内面が入力軸から離れるように傾斜するラッパ状部と、を備え、ラッパ状部の内面に整流フィンを有する構造が開示されている。

特開２０１６−１９１４５０号公報

このような減速装置では性能向上のためにさらに放熱性の向上が求められている。

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、入力軸側のファンとファンを覆うファンフードとを備える減速装置において、減速装置を効率的に冷却する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の減速装置は、減速機構を収納するケーシングと、ケーシングから外部に突出する突出部を有する入力軸と、入力軸の突出部に設けられたファンと、ファンを覆うファンフードと、を備えた減速装置であって、ファンフードは、筒状部と、該筒状部に接続され反入力側に向かうに従って内面が入力軸から離れるように傾斜するラッパ状部と、を備える。筒状部の内面に整流フィンを有する。

この態様によると、整流フィンが筒状部の内面に設けられたので、吸入された空気が、筒状部に設けられた整流フィンによって整流されて、ケーシングの外表面の近傍を流れるため、冷却効果が向上する。

なお、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、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、入力軸側のファンとファンを覆うファンフードとを備える減速装置において、減速装置を効率的に冷却することができる。

本発明の実施の形態に係る減速装置の上方斜視図である。図１の減速装置の下方斜視図である。図１の減速装置のファンフードの斜視図である。図１の減速装置のファンフードの別の斜視図である。図１の減速装置のファンフードの入力側の側面図である。図１の減速装置のファンフードの反入力側の側面図である。図１の減速装置のファンの反入力側の側面図である。図１の減速装置のファンの正面図である。

本発明者らは、減速装置について検討し、以下の認識を得た。減速装置では性能向上のためにさらに放熱性の向上が求められている。しかし、特許文献１に記載の減速装置は、ラッパ状部の内面に整流フィンを有する一方、筒状部には整流フィンを備えていない。このことから、本発明者らは、減速装置にはファンによるファンフードに吸入される空気の整流効果をさらに向上させる観点で改善すべき余地があることを認識した。以下、実施の形態により具体的な内容を説明する。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに各図面を参照しながら説明する。実施の形態および変形例では、同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

なお、以下の説明において、「平行」、「垂直」は、完全な平行、垂直だけではなく、誤差の範囲で平行、垂直からずれている場合も含むものとする。また、「略」は、おおよその範囲で同一であるという意味である。
また、第１、第２などの序数を含む用語は多様な構成要素を説明するために用いられるが、この用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられ、この用語によって構成要素が限定されるものではない。

［実施の形態］
以下、図１、図２を参照して、実施の形態に係る減速装置１０の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る減速装置１０を左側斜め上方から見た斜視図であり、図２は、減速装置１０を左側斜め下方から見た斜視図である。

減速装置１０は、ベベルギヤを用いた直交型の３段減速機からなる減速機構（図示せず）を備えている。減速機構は、入力軸１２（突出部１２ａのみ図示する）と、入力軸１２と直交する第１中間軸３２と、第１中間軸３２とヘリカルギヤを介して噛合する第２中間軸３６と、第２中間軸３６とヘリカルギヤを介して噛合する出力軸３８と、を有している。

減速機構のうち、入力軸１２、第１中間軸３２、第２中間軸３６はケーシング３０内に収納され、出力軸３８は、ケーシング３０内に収納されるとともに、一部がケーシング３０から突出している。入力軸１２、第１中間軸３２、第２中間軸３６、出力軸３８は、それぞれ軸受（図示せず）によってケーシング３０に支持されている。ケーシング３０によって画成される内部空間には、潤滑油が封入されている。減速装置１０は、ケーシング３０の下面を床等に据え付けた状態で使用される。

このような減速装置の内部の減速機構自体は公知であるので、本明細書ではこれ以上の詳細な説明を省略する。

入力軸１２は、その一端がケーシング３０から外部に突出する突出部１２ａを有している。以下、入力軸１２の中心軸線Ｌａに沿った方向を「軸方向」といい、その中心軸線Ｌａを中心とする円の円周方向、半径方向をそれぞれ「周方向」、「径方向」とする。入力軸１２の突出部１２ａは、駆動用モータ（図示せず）の出力軸にキーやカップリング等を使用して連結される。出力軸３８は、その一端がケーシング３０から突出する突出部３８ａを有している。突出部３８ａには、被駆動機械（図示せず）の入力軸がキーやカップリング等を使用して連結される。以下の説明では、便宜的に、減速装置１０の入力軸１２がある側を入力側、出力軸３８がある側を反入力側と表記する。

入力軸１２には、冷却用のファン４０が取り付けられている。ファン４０は、入力軸１２がいずれの方向に回転しても取り込んだ空気を径方向外側に送り出すために、ラジアルファンであることが好ましいが、入力軸１２が一方向にしか回転しない場合にはアキシャルファンであってもよい。

ケーシング３０の入力側の端部には、ファン４０を覆うようにファンフード５０が取り付けられている。ファンフード５０は、全体として略椀形に形成されている。図１、図２では図示していないが、ファンフード５０の入力側開口部５３には、異物よけのメッシュが設けられている。ファンフード５０の反入力側開口部５８には、ケーシング３０の入力側の一部が進入する。

ファンフード５０は、その内面が入力軸１２と平行に延在する部分である筒状部５４と、筒状部５４に接続され反入力側に向かうに従って内面が入力軸１２から離れるように傾斜する部分であるラッパ状部５２と、を備えている。換言すると、ラッパ状部５２は、筒状部５４から入力側に向かうに従って内面が入力軸１２に近づくように傾斜する部分である。実施の形態では、筒状部５４は８つの面で構成され、内面および外面の両方が入力軸１２と平行になっている。ラッパ状部５２の入力側には、入力軸１２の突出部１２ａ側に向けて傾斜する傾斜部５１が接続され、傾斜部５１の内径側がファンフード５０の入力側開口部５３となっている。ファンフード５０の反入力側は反入力側開口部５８となっている。実施の形態では、反入力側開口部５８とケーシング３０の外表面との間には、２０〜５０ｍｍ程度の隙間が空いている。ファン４０が回転すると、ファンフード５０の入力側開口部５３からファンフード５０内に空気が吸入され、反入力側開口部５８から減速装置１０に向けて空気流が吹き出される。

より詳細には、ファンフード５０のラッパ状部５２は、反入力側に向かうに従って内面が入力軸１２から離れるように傾斜する拡径部５２ａと、内面が入力軸１２と平行な平坦部５２ｂと、で構成される。拡径部５２ａは、ケーシング３０の上面側と下面側に一対設けられ、上下面の拡径部５２ａを接続するように平坦部５２ｂが左右一対設けられている。平坦部５２ｂは、筒状部５４の側面と連続面を構成している。このような構造によって、ラッパ状部５２の軸方向に垂直な断面は８角形になっている。

ラッパ状部５２を円形に近い８角形断面にすることで、ラッパ状部が四角形断面である場合と比較して、ファン４０によって作り出された空気流がファンフードの四隅で滞留することが少なくなり、ファンフード５０の反入力側開口部５８からより均一に気流を吹き出すことが可能になっている。

筒状部５４の上面には、減速装置１０を吊り下げる場合にケーシング３０に取り付けられる吊り具（図示せず）を露出させるための切欠き（図示せず）が形成されていてもよい。切り欠きを形成した場合でも、筒状部５４の軸方向の長さが十分確保されていれば、上面側での平行気流の形成に影響はほとんど及ばない。

次に、図３〜図６、図８を参照してファンフード５０の筒状部５４および整流フィン６０の詳細について説明する。図３は、ファンフード５０の斜視図である。図４は、ファンフード５０を別の角度から視た斜視図である。図３、図４では後述するメッシュ５０ｍの記載を省略している。図５は、ファンフード５０の入力側から視た側面図である。図６は、ファンフード５０の反入力側から視た側面図である。図８は、ファン４０の周辺を示す正面図である。

（筒状部）
これらの図に示すように、実施の形態では、筒状部５４の内面は、上面５４ｂと、下面５４ｄと、左右一対の側面５４ｃと、４つの接続面５４ｅと、を有する。これらの各面は、それぞれ軸方向に平行な方向に延在すると共に、周方向に接続されている。上面５４ｂと下面５４ｄとは、互いに鉛直な上下方向に対向して配置され、それぞれ水平な左右方向に延在している。一対の側面５４ｃは、互いに左右方向に対向して配置され、それぞれ上下方向に延在している。４つの接続面５４ｅは、上面５４ｂと左右の側面５４ｃの間および、下面５４ｄと左右の側面５４ｃの間を接続するように配置されている。接続面５４ｅは、それぞれ左右方向および上下方向に対して傾斜した方向に延在している。このように構成されることによって、筒状部５４の軸方向に垂直な断面は８角形になっている。

（整流フィン）
図３、図４に示すように、ファンフード５０の筒状部５４の内面には整流フィン６０が設けられている。整流フィン６０は、所望の整流効果を得られれば設置箇所に制限はない。この例では、整流フィン６０は、上面５４ｂと一対の側面５４ｃとの３面に設けられている。整流フィン６０は、下面５４ｄと４つの接続面５４ｅには設けられていない。また、ラッパ状部５２の内面には整流フィンを有していない。この場合、ファンフード５０に吸入された空気が、ケーシング３０の外表面の近傍に誘導され、冷却効果の改善を図ることができる。

整流フィン６０は、上面５４ｂに設けられた第１整流フィン６２と、一対の側面５４ｃに設けられた第２整流フィン６４と、を含む。減速装置１０が設置されたとき、ケーシング３０の下面は設置面に接し、下面５４ｄ側には気流が通る隙間が殆どないので、この例では、下面５４ｄには、整流フィン６０が設けられていない。また、気流の改善効果はそれほど大きくないので、この例では、接続面５４ｅには整流フィン６０が設けられていない。

（第１整流フィン）
第１整流フィン６２は、離隔して配置される２枚の整流フィン６２ｂ、６２ｃと、２枚の整流フィン６２ｂ、６２ｃの間に配置される１枚の整流フィン６２ａと、を含んでいる。整流フィン６２ａ、６２ｂ、６２ｃは、左右方向に等間隔または不等間隔で配列されている。第１整流フィン６２それぞれは、軸方向および上下方向に延在する板状の部材で、表面に垂直な方向から視て略矩形状を呈する。第１整流フィン６２それぞれは、上面５４ｂから下向きに突出して設けられている。

第１整流フィン６２それぞれは、筒状部５４の軸方向の全長Ｌｃに亘って延在してもよいし、この間に断続的に延在してもよい。図８の例では、筒状部５４の反入力側の端部５４ｈは開口端とされており、第１整流フィン６２は、軸方向で、その反入力側の端部６２ｈが、筒状部５４の反入力側の端部５４ｈの近傍に位置するように配置されている。ここで、端部近傍とは、端部から全長Ｌｃの１０％以内の範囲をいう。言い換えれば、整流フィン６２の反入力側の端部６２ｈは、筒状部５４の反入力側の開口端（端部５４ｈ）から筒状部５４の全長の１０％以内の距離に位置するように配置されている。第１整流フィン６２の入力側の端部６２ｊは、筒状部５４の入力側の端部５４ｊの近傍に位置している。言い換えれば、端部６２ｊは、筒状部５４の端部５４ｈとは反対側の端部５４ｊ近傍に位置している。つまり、第１整流フィン６２は、軸方向において、筒状部５４の端部５４ｈ近傍から端部５４ｊ近傍までの間に延在している。第１整流フィン６２の軸方向の全長Ｌｅは、筒状部５４の全長Ｌｃの７０％〜９５％の範囲内であってもよい。このように構成されることにより、第１整流フィン６２は、良好な整流効果を発揮することができる。

図６に示すように、第１整流フィン６２では、整流フィン６２ｂ、６２ｃは略同様の形状を有し、整流フィン６２ａは、整流フィン６２ｂ、６２ｃより上下方向に短い形状を有する。つまり、３枚の整流フィンの内、中央の整流フィン６２ａは両側の整流フィン６２ｂ、６２ｃより、上面５４ｂからの突出量が小さい。このように構成することにより、整流効果がさらに高まる。

（第２整流フィン）
第２整流フィン６４は、離隔して配置される２枚の整流フィン６４ｂ、６４ｃと、２枚の整流フィン６４ｂ、６４ｃの間に配置される１枚の整流フィン６４ａと、を含んでいる。整流フィン６４ａ、６４ｂ、６４ｃは、上下方向に等間隔または不等間隔で配列されている。第２整流フィン６４それぞれは、軸方向および左右方向に延在する板状の部材で、表面に垂直な方向から視て略矩形状を呈する。第２整流フィン６４それぞれは、側面５４ｃから横向きに突出して設けられている。

第２整流フィン６４それぞれは、筒状部５４の軸方向の全長Ｌｃに亘って延在してもよいし、この間に断続的に延在してもよい。図８の例では、例では、第２整流フィン６４は、軸方向で、その反入力側の端部６４ｈが、筒状部５４の反入力側の端部５４ｈの近傍に位置するように配置されている。第２整流フィン６４の入力側の端部６４ｊは、筒状部５４の入力側の端部５４ｊの近傍に位置している。第２整流フィン６４は、軸方向において、筒状部５４の端部５４ｈ近傍から端部５４ｊ近傍までの間に延在している。第２整流フィン６４の軸方向の全長Ｌｆは、筒状部５４の全長Ｌｃの７０％〜９５％の範囲内であってもよい。このように構成されることにより、第２整流フィン６４は、良好な整流効果を発揮することができる。

図６に示すように、第２整流フィン６４において、整流フィン６４ｂおよび整流フィン６４ｃは略同様の形状を有し、整流フィン６４ａは、整流フィン６４ｂおよび整流フィン６４ｃより左右方向に短い形状を有する。つまり、３枚の整流フィンの内、中央の整流フィン６４ａは両側の整流フィン６４ｂ、６４ｃより、側面５４ｃからの突出量が小さい。このように構成することにより、整流効果がさらに高まる。

このような整流フィン６０をファンフード５０の内面に設けることで、ファン４０によって作り出された気流が整流され、ケーシング３０の外表面に沿った平行気流を形成することに寄与する。

図７、図８を参照して、ファン４０の詳細について説明する。図７は、ファン４０の周辺を示す側面図である。この図は、ファンフード５０に重ねた状態のファン４０を示している。図８は、ファンフード５０の断面に重ねた状態のファン４０を示している。ファンの構成に特別の限定はないが、この例では、ファン４０は、周方向に等間隔で配列された１６枚のブレード４０ｂを有するラジアルファンである。図８に示すように、ファン４０は、整流フィン６０と軸方向に重ならない位置に設けられている。このため、ファン４０の外周直径を大きくして、ファン４０の吸入可能な風量を増大させることができる。図７に示すように、ファン４０は、径方向において、ブレード４０ｂの先端が整流フィン６４ａと僅かに重なり、その他の整流フィン６０とは重ならない形状を有している。特に、ファン４０は、径方向から見たときに、ラッパ状部５２と重なる一方、筒状部５４とは重ならないように配置されている。このことにより、ファン４０の外周と整流フィン６０との干渉が回避され、ファン４０の外径を大きくすることができる。

ブレード４０ｂの入力側には、主にファンフード５０の入力側開口部５３と対面する第１対面部４０ｃと、第１対面部４０ｃから径方向外側に延びて主にファンフード５０の傾斜部５１と対面する第２対面部４０ｄと、が設けられる。図７に示すように、径方向において、ファン４０の外周は、入力側開口部５３（傾斜部５１の内縁５１ｄ）より外側に位置している。特に、径方向において、ファン４０の外周は、傾斜部５１の内縁５１ｄより外側で、傾斜部５１の外縁５１ｅより内側の範囲内に位置している。

前述したように、ファンフード５０は、ラッパ状部５２から延出して、入力軸１２の突出側に向けて傾斜する傾斜部５１を有している。ファン４０の傾斜部５１と対面する第２対面部４０ｄは、傾斜部５１の傾斜に対応して傾斜している。特に、第２対面部４０ｄは、傾斜部５１と同様の傾斜を有している。

次に、減速装置１０の動作について説明する。図示しないモータのモータ軸が回転すると、モータ軸と連結されている入力軸１２が回転する。入力軸１２が回転すると、ギヤの噛合を介して第１中間軸３２、第２中間軸３６、出力軸３８が減速されつつ回転する。この回転が、図示しない被駆動機械に伝達される。

また、入力軸１２の突出部１２ａに取り付けられているファン４０が回転し、ファンフード５０の入力側開口部５３を通してファンフード５０内に空気が取り込まれる。取り込まれた空気は、ファン４０の回転によって径方向外側に空気流として送り出される。外側に送り出された空気流は、その向きがファンフード５０のラッパ状部５２の傾斜によって徐々に軸方向に変えられる。ラッパ状部５２に囲まれる領域では、空気流は強く回転し、この領域に整流フィンがある場合、回転する空気流に整流フィンが対向して空気流の動きが妨げられ、損失が大きくなってしまう。ラッパ状部５２に整流フィンを有しないことにより、損失を低減できる。

さらに、ラッパ状部５２から筒状部５４に送り出された空気流は、筒状部５４の内面に設けられた整流フィン６０によって整流される。整流により、ファンフード５０の反入力側開口部５８から出た空気流は、ケーシング３０の外表面とほぼ平行に沿うように指向される。これにより、最も回転数が大きく熱負荷の高い、入力軸１２、第１中間軸３２およびそれらを噛合させるベベルギヤを収納しているケーシング３０の近傍の冷却効果が特に向上する。さらに、平行気流によって第２中間軸３６の冷却効果も向上する。

以上、本発明の各実施形態をもとに説明した。これらの実施形態は例示であり、いろいろな変形および変更が本発明の特許請求の範囲内で可能なこと、またそうした変形例および変更も本発明の特許請求の範囲にあることは当業者に理解されるところである。従って、本明細書での記述および図面は限定的ではなく例証的に扱われるべきものである。

以下、変形例について説明する。変形例の図面および説明では、実施形態と同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付する。実施形態と重複する説明を適宜省略し、実施形態と相違する構成について重点的に説明する。

実施の形態の説明では、減速装置が直交型である例を示したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、ケーシングから突出する入力軸１２にファンが設けられている構成であれば、平行軸型の減速装置などの、減速装置を含む他の動力伝達装置にも適用することができる。

実施の形態の説明では、第１整流フィン６２および第２整流フィン６４は、各３枚の整流フィンを含む例を示したが、本発明はこれに限定されない。第１整流フィン６２および第２整流フィン６４は、それぞれ２枚以下または４枚以上の整流フィンを含んでもよい。

実施の形態の説明では、下面５４ｄおよび接続面５４ｅには整流フィンが設けられない例を示したが、本発明はこれに限定されない。必要に応じて、これらの面に整流フィンが設けられてもよい。

実施の形態の説明では、ラッパ状部５２には整流フィンが設けられない例を示したが、本発明はこれに限定されない。必要に応じて、ラッパ状部５２の内面に整流フィンが設けられてもよい。

実施の形態の説明では、ファンフードの断面が８角形である例について示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ファンフードの断面は、８角形以外の多角形や円形の断面であってもよい。

これらの各変形例は実施の形態と同様の作用・効果を奏する。

上述した各実施形態と変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施形態は、組み合わされる各実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。

１０・・減速装置、１２・・入力軸、３０・・ケーシング、３２・・第１中間軸、３６・・第２中間軸、４０・・ファン、５０・・ファンフード、５１・・傾斜部、５２・・ラッパ状部、５２ａ・・拡径部、５３・・入力側開口部、５４・・筒状部、５４ｂ・・上面、５４ｃ・・側面、５４ｄ・・下面、５８・・反入力側開口部、６０・・整流フィン、６２・・第１整流フィン、６４・・第２整流フィン。

Claims

減速機構を収納するケーシングと、
前記ケーシングから外部に突出する突出部を有する入力軸と、
入力軸の前記突出部に設けられたファンと、
前記ファンを覆うファンフードと、
を備えた減速装置であって、
前記ファンフードは、筒状部と、該筒状部に接続され反入力側に向かうに従って内面が前記入力軸から離れるように傾斜する拡径部を有するラッパ状部と、を備え、
前記筒状部は、前記ラッパ状部の前記拡径部に軸方向に接続された部位の内面に整流フィンを有することを特徴とする減速装置。
当該減速装置は前記ケーシングの下面を据え付けて使用され、
前記筒状部の内面は、それぞれ前記入力軸の軸方向に平行な面であって、上下に離隔して配置される上面および下面と、左右に離隔して配置される一対の側面と、を含み、
前記整流フィンは、前記上面および前記一対の側面それぞれから突出して設けられ、前記下面には設けられていないことを特徴とする請求項１に記載の減速装置。
離隔して配置される２枚の整流フィンと、前記２枚の整流フィンの間に配置される１枚の整流フィンと、が設けられ、
前記１枚の整流フィンは前記２枚の整流フィンより前記筒状部の内面からの突出量が小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の減速装置。
前記筒状部の反入力側の端部は開口端とされており、
前記整流フィンの反入力側の端部は、前記開口端の近傍に位置することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の減速装置。
前記ファンフードは、前記ラッパ状部から延出して、前記入力軸の突出側に向けて傾斜する傾斜部を有し、
前記傾斜部は、軸方向の大きさが前記ラッパ状部よりも小さいことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の減速装置。
前記ファンフードは、前記ラッパ状部から延出して、前記入力軸の突出側に向けて傾斜する傾斜部を有し、
前記ファンの前記傾斜部と対面する対面部は、前記傾斜部の傾斜に対応して傾斜していることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の減速装置。
前記整流フィンは、前記ラッパ状部の前記拡径部の内面には設けられていない請求項１から６のいずれかに記載の減速装置。
前記整流フィンは、前記ラッパ状部の内面には設けられておらず、
前記ファンは、径方向から見たときに、前記ラッパ状部と重なる一方、前記筒状部とは重ならないことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の減速装置。