JPH0960712A - 歯車装置 - Google Patents

歯車装置

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JPH0960712A
JPH0960712A JP21705395A JP21705395A JPH0960712A JP H0960712 A JPH0960712 A JP H0960712A JP 21705395 A JP21705395 A JP 21705395A JP 21705395 A JP21705395 A JP 21705395A JP H0960712 A JPH0960712 A JP H0960712A
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JP
Japan
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gear
small
cooling liquid
cooling
gear device
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Pending
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JP21705395A
Other languages
English (en)
Inventor
Kosaku Ono
耕作 大野
Naoyuki Tanaka
直行 田中
Hiroshi Agata
寛志 阿片
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0960712A publication Critical patent/JPH0960712A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H57/00General details of gearing
    • F16H57/04Features relating to lubrication or cooling or heating
    • F16H57/048Type of gearings to be lubricated, cooled or heated
    • F16H57/0493Gearings with spur or bevel gears

Abstract

(57)【要約】 【構成】歯面で発生した熱は大小歯車にほぼ同量流入す
るので、熱容量の差により大小歯車間に温度差が生じ
る。そこで、かみあい部の近くに配設した冷却液供給管
7Aとは別に、小歯車の周方向任意の位置に小歯車専用
冷却液供給管7Bを1本以上設け、冷却液供給ノズル8
Bを通じて小歯車に冷却液を供給する。 【効果】熱膨張による大小歯車のピッチ差拡大を最小に
留め、以て歯面の焼き付き限界及び疲労,摩耗限界を向
上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は歯車装置に係り、特に、
歯面の焼き付き限界及び疲労,摩耗限界を向上させるの
に好適な歯車装置に関する。
【0002】
【従来の技術】動力源の高性能化や歯車箱の小型化など
により、歯車の歯面は従来と比べて一層厳しい環境に置
かれるようになってきた。このような大容量歯車装置で
は、歯面や軸受部で発生する熱が強度上まず問題とな
る。
【0003】歯車装置では、大小歯車の熱容量比は半径
の二乗に比例して大きくなる。従って歯面や軸受部にお
ける発熱量が大きい大容量の歯車装置では、大小歯車間
に大きな温度差が生じ、熱膨張による歯の相対的なピッ
チ差が増大して歯の荷重分担が不正となり、はすば歯車
では歯の片当たりが生じる。例えば、Maag Gear Book
P.189〜191に示されるように、熱膨張により小
歯車の歯のピッチは大歯車よりも大きくなり、減速かみ
あいではかみあい終わり側、増速かみあいではかみあい
始め側の歯が片当たりとなる。大容量の歯車装置には高
いかみあい精度が要求されるため、これらの片当たりは
かみあい歯面の焼き付きや疲労,摩耗などを招き、歯車
装置の寿命を著しく縮める原因となる。
【0004】このような大小歯車間に生じる温度差を解
消するには、例えば、特公平4−171348号公報のウォー
ム歯車減速機に示されるように、小歯車を潤滑油面下に
配設するとともに、小歯車の遠心力を利用して軸端に設
けた油取り入れ穴から油を吸入し、小歯車軸と同心に設
けた流路を通過させた後、歯車軸表面に設けた排油穴よ
り油を排出することにより、小歯車を外部及び内部の両
側から冷却するという方法がある。これは歯面の摩擦に
よる発熱量の特に大きなウォーム歯車減速機において、
非常に有効な方法である。またMAAG社では、トポロ
ジカル研削盤などを用いて、熱変形後に歯当たりが最適
になるように歯面を3次元的に整形し、歯の片当たりを
防止している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし前記のウォーム
歯車減速機のような構造では、小歯車軸全体を潤滑油面
下に配設しなければならず、油の撹拌損失が大きくなる
ため高速形の歯車装置には適用することができない。ま
た、トポロジカル研削を行うには高価な専用研削盤が必
要であり、加工コストが大きくなる。
【0006】本発明の目的は、油の撹拌損失が小さく、
歯面の焼き付き限界及び疲労,摩耗限界の高い歯車装置
を安価に提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】熱膨張による歯の片当た
りは、大小歯車の温度差に起因するものである。本発明
では前記の課題を解決するために、減速機の場合には小
歯車のかみあい終わり側、増速機の場合には小歯車のか
みあい始め側をよく冷却することにより、小歯車の冷却
能力を大歯車よりも高め、大小歯車の温度差を小さくし
て歯の荷重分担を適正化し、歯の片当たりを少なくす
る。
【0008】
【作用】本発明によれば歯面の焼き付き限界及び疲労,
摩耗限界を向上させることができる。
【0009】
【実施例】
(実施例1)本発明による歯車装置の第1の実施例を図
1に示す。
【0010】小歯車1および大歯車2は歯車軸3及び4
と一体あるいは嵌合されて成り、歯車軸は軸受によって
回転自在に保持されている。また、かみあい部近傍に配
設した冷却液供給管7A上の冷却液供給ノズル8Aよ
り、かみあい部に冷却液を供給している。
【0011】歯面で発生した熱は大小歯車にほぼ同量流
入するので、熱容量の差により大小歯車間に温度差が生
じる。そこで、かみあい部の近くに配設した冷却液供給
管7Aとは別に、小歯車の周方向任意の位置に小歯車専
用冷却液供給管7Bを1本以上設け、冷却液供給ノズル
8Bを通じて小歯車に冷却液を供給することにより、小
歯車の温度を大歯車と同程度にまで低下させる。小歯車
専用冷却液供給ノズル8Bは図2に示すように、冷却液
供給管7A上に配置してもよい。この場合、小歯車専用
冷却液供給管が不要となり、製造原価を低減することが
できる。
【0012】(実施例2)本発明による歯車装置の第2
の実施例を図3に示す。
【0013】本実施例では、少なくとも1本の小歯車専
用冷却液供給管7Bを小歯車外周に沿って配置し、冷却
液供給管上に配設した1個以上の冷却液供給ノズル8B
を通じて小歯車に冷却液を供給する。これにより、小歯
車の冷却能力を一層高めるとともに、片当たり部の局所
的冷却も可能となる。また、図4に示すように、冷却液
供給管7Aと小歯車専用冷却液供給管7Bとを結合して
用いてもよい。
【0014】(実施例3)本発明による歯車装置の第3
の実施例を図5に示す。
【0015】前述した熱膨張による片当たりのため、は
すば歯車の歯すじ方向の温度は増速かみあいではかみあ
い始め側部分、減速かみあいではかみあい終わり側部分
が高温となる。そこで、例えば減速かみあいの場合は図
5(A)に示すように、冷却液供給管7A及び7Bによ
る冷却液を歯の高温部により多く供給することにより部
分的に歯の冷却能力を高め、歯の歯すじ方向の温度勾配
を小さくする。
【0016】冷却液供給管は、かみこみ側に設置した方
が歯面の潤滑には都合がよい。しかし高速歯車装置の場
合、かみこみ部に大量の冷却液が流入すると冷却液の撹
拌損失が増大し、効率が低下する。そこで同図(B)に
示すように、歯面潤滑を目的として潤滑剤供給管7Bを
かみこみ側に設け、かみあい始め側より少量の潤滑剤を
供給することにより、撹拌損失を増加させない程度の少
量の潤滑剤で全かみあい面を潤滑する。潤滑剤供給管に
よる少量の潤滑剤だけでは冷却能力が不足するので、冷
却液供給管7Aを反かみこみ側に設置し、大量の冷却液
で歯車対のかみあい部を冷却する。これにより、歯面の
潤滑及び冷却性能向上と低撹拌損失とを両立する。
【0017】(実施例4)本発明による歯車装置の第4
の実施例を図6に示す。
【0018】本実施例では、小歯車軸端に設けた冷却液
注入ノズル9から小歯車軸と同心に穿設した冷却液流路
10へと冷却液を注入し、歯車箱6内の小歯車軸表面半
径方向に設けた冷却液排出口11を通じて小歯車軸外へ
と冷却液を排出することにより、小歯車の冷却能力を大
歯車よりも高くする。高速形歯車装置の場合、該冷却液
排出口より歯車箱内に大量に放出される冷却液が歯車か
みこみ部に入ることを防止するために、該冷却液排出口
を歯車箱外に設けてもよい。これにより、冷却液の撹拌
損失増大を防止するとともに、例えば水のような、潤滑
性はないが比熱のより大きい冷却液を使用することもで
きる。さらに小歯車軸と同心に穿設した冷却液流路10
は、図7に示すように径を途中で変更してもよい。減速
機の場合にはかみあい終わり側、増速機の場合にはかみ
あい始め側において流路の径を大きくすることにより、
伝熱面積を大きくするとともに発熱部と冷却液流路の距
離を短くし、小歯車の冷却効果を高める。
【0019】(実施例5)本発明による歯車装置の第5
の実施例を図8に示す。
【0020】本実施例では、歯車対がはねとばす冷却液
の温度を大小歯車に対して少なくとも1組ずつ配設され
た温度センサ12で測定し、温度センサによる歯車温度
情報に基づいて、歯車温度制御機構13が小歯車専用冷
却液供給管7B上の冷却液量調整バルブ14を調整する
ことにより、小歯車の温度を大歯車と同程度に保持する
よう制御する。歯車の温度は温度センサを直接歯車に取
り付けて測定し、温度情報をスリップリングや通信機な
どの手段を用いて歯車軸外へ取り出してもよいし、放射
温度計などの非接触式温度計で測定してもよい。また冷
却液量を制御するかわりに、冷却液温度を制御してもよ
い。
【0021】(実施例6)本発明による歯車装置の第6
の実施例を図9に示す。
【0022】小歯車1のかみあい終わり側あるいはかみ
あい始め側において、歯幅を大歯車2よりも大きく設定
することにより歯の熱容量を部分的に増加させ、歯面の
最高温度を通常歯幅のものよりも低くする。また、はみ
出した小歯車歯面に冷却液を供給する冷却液供給ノズル
8Bを設けることにより、歯面の潤滑及び冷却性能をさ
らに改善する。
【0023】(実施例7)本発明による歯車装置の第7
の実施例を図10に示す。
【0024】小歯車1の側面を肉抜きし、肉抜き部に冷
却液を供給する冷却液供給管7Cを設けることにより、
歯の温度が特に高くなるかみあい終わり側あるいはかみ
あい始め側を効果的に冷却する。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、熱膨張による大小歯車
のピッチ差拡大を最小に留め、以て歯面の焼き付き限界
及び疲労,摩耗限界を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例の正面図。
【図2】第1の実施例の応用例の正面図。
【図3】第2の実施例の正面図。
【図4】第2の実施例の応用例の正面図。
【図5】第3の実施例の説明図。
【図6】第4の実施例の上面図。
【図7】第4の実施例の応用例の説明図。
【図8】第5の実施例の正面図。
【図9】第6の実施例の上面図。
【図10】第7の実施例の上面図。
【符号の説明】
1…小歯車、2…大歯車、3…小歯車軸、4…大歯車
軸、5…軸受、6…歯車箱、7A…冷却液供給管、7
B,7C…小歯車専用冷却液供給管、8A…冷却液供給
ノズル、8B…小歯車専用冷却液供給ノズル、9…冷却
液注入ノズル、10…冷却液流路、11…冷却液排出
口、12…温度センサ、13…歯車温度制御機構、14
…冷却液量調整バルブ。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも一対の大小はすば歯車を有する
    歯車装置において、歯車対のかみあい部を冷却するため
    の冷却液供給ノズル以外に、小歯車を冷却するための冷
    却液供給ノズルを備え、小歯車の冷却能力を大歯車より
    も高めたことを特徴とする歯車装置。
  2. 【請求項2】少なくとも一対の大小はすば歯車を有する
    歯車装置において、歯車対のかみあい部を冷却するため
    の冷却液供給ノズル以外に、小歯車の周方向任意の位置
    に小歯車を冷却するための冷却液供給ノズルを備え、小
    歯車の冷却能力を大歯車よりも高めたことを特徴とする
    歯車装置。
  3. 【請求項3】少なくとも一対の大小はすば歯車を有する
    歯車装置において、冷却液の供給量を歯すじ方向に変化
    させ、歯の冷却能力を部分的に高めたことを特徴とする
    歯車装置。
  4. 【請求項4】少なくとも一対の大小はすば歯車を有する
    歯車装置において、歯車対のかみあい部を冷却するため
    の冷却液供給ノズル以外に、小歯車軸端に冷却液注入ノ
    ズルを設け、小歯車軸と同心に穿設した冷却液流路に冷
    却液を注入し、小歯車軸表面半径方向に設けた冷却液排
    出口を通じて小歯車軸外へと冷却液を排出することによ
    り、小歯車の冷却能力を大歯車よりも高めたことを特徴
    とする歯車装置。
  5. 【請求項5】請求項4において、冷却液排出口を歯車箱
    外の小歯車軸表面に配設し、冷却液の歯車箱内への流入
    を防止した歯車装置。
  6. 【請求項6】請求項4において、小歯車軸と同心に穿設
    した冷却液流路の径を軸方向に一様でなくした歯車装
    置。
  7. 【請求項7】請求項1において、大小歯車それぞれに少
    なくとも1組ずつ設けた歯車温度検出手段と、温度検出
    手段より得た大小歯車の温度情報を基に小歯車の冷却能
    力を制御する制御手段とを備えた歯車装置。
  8. 【請求項8】少なくとも一対の大小はすば歯車を有する
    歯車装置において、小歯車の歯幅が大歯車よりも大き
    く、はみ出した小歯車の歯面を冷却するための冷却液供
    給ノズルを供えることにより、小歯車の冷却能力を大歯
    車よりも高めたことを特徴とする歯車装置。
  9. 【請求項9】少なくとも一対の大小はすば歯車を有する
    歯車装置において、小歯車本体の側面を肉抜きし、該肉
    抜き部を冷却するための冷却液供給ノズルを備えたこと
    を特徴とする歯車装置。
  10. 【請求項10】少なくとも一対の大小はすば歯車を有す
    る歯車装置において、歯の反かみこみ側に設けた冷却液
    供給管以外に、かみこみ側かみあい始め部に冷却液を少
    量供給するための冷却液供給管を設けたことを特徴とす
    る歯車装置。
  11. 【請求項11】少なくとも一対の大小はすば歯車を有す
    る歯車装置において、歯のかみこみ側かみあい始め部に
    冷却液を少量供給するための冷却液供給管を設け、反か
    みこみ側に設置した冷却液供給管からの冷却液供給量
    を、歯すじ方向に一様でなくしたことを特徴とする歯車
    装置。
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Cited By (6)

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