WO2017168551A1 - 遊星歯車装置および車輪駆動装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a planetary gear device and a wheel drive device using the planetary gear device.
- a planetary gear device composed of a planetary gear that meshes with a cylindrical internal gear and revolves around the central axis of the gear, and a central sun gear that meshes with the planetary gear, is a gear device that is small and lightweight, and that can increase the reduction ratio. Yes, it is used for various applications such as reduction gears, transmissions and pumps.
- lubrication is indispensable for the bearings that support the planetary gear and the rotating member, and the tooth surfaces of the meshing gears.
- the meshing surfaces of the bearings and gears of the planetary gear device are generally lubricated with lubricating oil.
- Patent Document 1 describes an oil lubrication structure of an automatic transmission that uses a planetary gear device.
- a seal member is disposed on the periphery of the clutch piston of the clutch device.
- Patent Document 2 describes a bearing lubrication device for a gear box.
- a lip seal disposed between the retainer and the stationary pipe is used to lubricate the bearing and other components. Hold the lubricant.
- Bearings used in vehicles have larger clearances in the radial direction than bearings used in industrial machines such as machine tools and transport machines due to large vibrations during operation and temperature changes during use.
- rubber oil seals are often used to prevent oil leakage of planetary gear devices used in vehicle speed reducers and the like. For this reason, there has been a problem that the torque transmission efficiency is lowered by the frictional force of the sliding portion.
- the present invention has been made to solve the above-described problems.
- the sliding between the fixed portion and the movable portion is eliminated, and the decrease in torque transmission efficiency due to the frictional force is prevented. Objective.
- the planetary gear device includes an internal gear, a planetary gear meshing with the internal gear, a sun gear meshed with the planetary gear located at the center of the internal gear, and the planetary gear rotatably supported in a state of meshing with the internal gear and the sun gear.
- a drive shaft disposed on one side of the bearing inner cylinder in the axial direction is coupled to the sun gear, and the planetary carrier is disposed on the other side in the axial direction.
- a planetary gear unit arranged, an annular oil drain fitted to a drive shaft coupled to the sun gear of the planetary gear unit, and the bearing inner cylinder on the side where the drive shaft of the bearing inner cylinder is arranged Fitted to the inner periphery, the drive shaft is inserted,
- An annular drive shaft seal plate arranged with a gap in the direction and the planetary carrier side of the planetary gear unit, fitted on the inner circumference of the bearing inner cylinder, and the planetary carrier has a gap in the radial direction at the center.
- an annular carrier seal plate inserted therethrough.
- One of the oil drainer and the drive shaft seal plate is formed with a drive shaft side annular protrusion that protrudes over the circumference around the drive shaft, and the other is recessed over the circumference around the drive shaft.
- the first labyrinth seal is constituted by the drive shaft side annular protrusion and the drive shaft side annular groove.
- One of the carrier seal plate and the planet carrier is formed with a carrier-side annular protrusion that protrudes around the circumference of the planet carrier axis, and the other side is a carrier-side ring that is recessed over the circumference of the planet carrier axis.
- a groove is formed, and the second labyrinth seal is constituted by the carrier-side annular protrusion and the carrier-side annular groove.
- a fixing ring for fixing the bearing inner cylinder on the side where the drive shaft is arranged, and an annular protrusion projecting over the circumference around the axis of the planetary gear device on the surface facing the axial direction of the output shaft outer cylinder
- the third labyrinth seal is formed by forming annular grooves that are recessed over the circumference around the axis.
- the planetary gear device of the present invention employs a bearing with a large gap for use in a railway vehicle, but by using only a labyrinth seal capable of allowing the shaft to move in the radial direction due to the bearing gap, the contact sliding portion Since the friction loss that causes the torque transmission efficiency to decrease due to the frictional force is eliminated, it is possible to prevent the torque transmission efficiency from decreasing.
- FIG. 1 is a side view of a wheel drive device according to Embodiment 1.
- FIG. 2 is a cross-sectional view of a first labyrinth seal according to Embodiment 1.
- FIG. 3 is a cross-sectional view of a second labyrinth seal according to Embodiment 1.
- FIG. 5 is a cross-sectional view of a third labyrinth seal according to Embodiment 1.
- FIG. 1 is a sectional view showing an internal configuration of a wheel drive device according to Embodiment 1 of the present invention.
- the wheel drive device 10 according to the first embodiment uses the planetary gear device 2 in which the drive shaft 39 coupled to the sun gear 18 is an input shaft and the output shaft outer cylinder 11 is an output shaft.
- the direction of the drive shaft 39 is referred to as a first direction
- the direction of the planet carrier 19 opposite to the drive shaft 39 is referred to as a second direction.
- annular oil drain 35 fitted to the drive shaft 39 coupled to the sun gear 18 on the first direction side of the planetary gear device 2
- An annular drive shaft seal plate that is fitted to the inner periphery of the bearing inner tube 29 on the first direction side of the tube 29, is inserted through the drive shaft 39 with a gap in the radial direction from the oil drain 35. 21 and the oil drainer 35 and the drive shaft seal plate 21 are combined to form the first labyrinth seal 26.
- the annular carrier seal plate 22 is fitted into the inner periphery of the bearing inner cylinder 29 and the planetary carrier 19 is inserted in the center with a gap in the radial direction.
- the second labyrinth seal 27 is configured by combining the carrier seal plate 22 and the planet carrier 19. Further, in the wheel drive device 10, the third labyrinth seal 28 is configured by combining the output shaft outer cylinder 11 and the fixing ring 5 that fixes the bearing inner cylinder 29.
- O-rings 23, 24, 25 are arranged in the component fastening portion without relative movement, and a labyrinth seal is formed between the fixed portion with relative movement and the movable portion to lubricate the planetary gear device. Prevent oil leakage from the used lubricant.
- the wheel drive device 10 includes a planetary gear device 2, a drive motor 3, a support frame 4, and a fixing ring 5.
- the wheel 1 is fixed to the outer periphery of the output shaft outer cylinder 11 in the radial direction.
- the support frame 4 supports the wheel 1 so as to be rotatable around the axis of the planetary gear device 2.
- the planetary gear device 2 has an internal gear 14, a planetary gear 15 that meshes with the internal gear 14, a sun gear 18 that is located at the center of the internal gear 14 and meshes with the planetary gear 15, and the planetary gear 15 meshes with the internal gear 14 and the sun gear 18.
- Planetary carrier 19 that is rotatably supported in a state, a bearing inner cylinder 29 that constitutes the inner gear 14 on the inner peripheral surface, a bearing 13 that is coaxially fitted to the outer circumference of the bearing inner cylinder 29, and a coaxial fitting to the outer circumference of the bearing 13
- Output shaft outer cylinder 11 and output shaft end plate 12 fixed to and supported by output shaft outer cylinder 11.
- the bearing inner cylinder 29 is fixed to the fixing ring 5 on the first direction side, and the fixing ring 5 is fitted and fixed to the support frame 4.
- the planetary gear device 2 is supported by the bearing inner cylinder 29 fixed to the support frame 4.
- the planetary gear 15 is rotatably supported by a planetary gear shaft 16 by a bearing 17, and the planetary gear shaft 16 is supported by a planetary carrier 19 and a planetary shaft support disc 20.
- the sun gear 18 is located at the center of the internal gear 14 and meshes with the planetary gear 15.
- the drive motor 3 is fixed coaxially with the planetary gear device 2 on the opposite side of the fixed ring 5 from the planetary gear device 2, that is, in the first direction.
- a drive shaft 39 of the drive motor 3 is coupled to the sun gear 18.
- the planet carrier 19 is disposed on the second direction side of the planetary gear device 2 and is fastened to the output shaft end plate 12 with bolts on the second direction side.
- the output shaft end plate 12 is fastened to the output shaft outer tube 11 with bolts on the second direction side.
- FIG. 2 is a diagram showing an arrangement of gears of the planetary gear device according to the first embodiment.
- FIG. 2 shows a case where there are three planetary gears 15. Depending on how the number of teeth of each gear is selected, two or four planetary gears 15 can be arranged. In principle, the number of planetary gears 15 of the planetary gear device 2 may be one. Two or more planetary gears 15 are arranged around the sun gear 18 at equal intervals in order to cancel the force in the direction perpendicular to the axis applied to the drive shaft 39 of the drive motor 3 and the axis of the planet carrier 19. Is preferred.
- the internal gear 14 is fixed, so that the planetary gear 15 revolves clockwise while rotating counterclockwise.
- the revolution of the planetary gear 15 is transmitted from the planetary carrier 19 via the output shaft end plate 12 to the output shaft outer cylinder 11 and the output shaft outer cylinder 11 rotates.
- the rotation of the drive shaft 39 and the rotation of the output shaft outer cylinder 11 are in the same direction.
- an annular oil drain 35 is fitted to the drive shaft 39 on the first direction side of the planetary gear device 2.
- the drive shaft seal plate 21 is fitted to the inner periphery of the bearing inner tube 29 on the inner side on the first direction side.
- the drive shaft seal plate 21 has an annular shape with a hole in the center, and the drive shaft 39 is inserted through the center.
- the oil drain 35 and the drive shaft seal plate 21 are disposed with a gap therebetween in the radial direction.
- the carrier seal plate 22 is fitted to the inner periphery of the bearing inner cylinder 29.
- the carrier seal plate 22 has an annular shape with a hole in the center, and a cylindrical portion formed in the center of the planet carrier 19 is inserted therethrough.
- the planet carrier 19 and the carrier seal plate 22 are arranged with a gap therebetween in the radial direction.
- the first labyrinth seal 26 is constituted by the drive shaft seal plate 21 and the oil drain 35.
- One of the oil drain 35 and the drive shaft seal plate 21 is formed with a drive shaft-side annular protrusion that protrudes over the circumference around the drive shaft 39, and the other is a drive that is recessed over the circumference around the drive shaft 39.
- a shaft-side annular groove is formed.
- the first labyrinth seal 26 is constituted by the drive shaft side annular protrusion and the drive shaft side annular groove.
- the carrier seal plate 22 and the planet carrier 19 constitute a second labyrinth seal 27.
- One of the carrier seal plate 22 and the planetary carrier 19 is formed with a carrier-side annular projection that protrudes around the circumference of the planet carrier 19 axis, and the other around the circumference of the planet carrier 19 axis.
- a recessed carrier side annular groove is formed.
- a second labyrinth seal 27 is constituted by the carrier-side annular protrusion and the carrier-side annular groove.
- a surface facing the fixing ring 5 in the axial direction is formed on the side of the output shaft outer cylinder 11 in the first direction.
- the output shaft outer cylinder 11 is disposed with a gap from the fixing ring 5.
- the output shaft outer cylinder 11 and the fixing ring 5 are each formed with an annular protrusion protruding in the axial direction and an annular groove recessed in the axial direction around the axis of the planetary gear device 2.
- a third labyrinth seal 28 is configured by the annular protrusion and the annular groove of the output shaft outer cylinder 11 and the fixing ring 5.
- FIG. 3 is a side view of the wheel drive device according to the first embodiment.
- FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a vehicle including the wheel drive device according to the first embodiment.
- the vehicle 130 in FIG. 4 travels on a track composed of two rails.
- the vehicle 130 includes two wheel drive devices 10 shown in FIG.
- the vehicle body 131 of the vehicle 130 is supported by the support frame 4 of the wheel drive device 10 via the suspension device 132.
- Each wheel 1 is supported so as to roll on a rail.
- the support frames 4 are connected to each other by, for example, two frames 133 that are fixed to the front and rear of the support frame 4.
- the structure for connecting the support frames 4 is not limited to the frame 133 in FIG. 4. In FIG.
- a mechanism for transmitting a force in the front-rear direction (a direction orthogonal to the paper surface of FIG. 3) between the wheel drive device 10 and the vehicle body 131 is omitted.
- a force in the front-rear direction is transmitted between the wheel drive device 10 and the vehicle body 131 using a traction link that is coupled to the support frame 4 and the vehicle body 131 so as to be rotatable around a left-right axis.
- a traction link that is coupled to the support frame 4 and the vehicle body 131 so as to be rotatable around a left-right axis.
- FIG. 5 is a cross-sectional view of the first labyrinth seal according to the first embodiment.
- the drive shaft seal plate 21 is fitted to the inner periphery on the first direction side of the bearing inner cylinder 29.
- the drive shaft seal plate 21 is an annular member having a hole through which the drive shaft 39 is inserted at the center.
- the drive shaft seal plate 21 is formed with an annular protrusion 31 (first annular protrusion) that protrudes in the first direction over the circumference around the drive shaft 39 on the inner periphery, and on the outer periphery side of the annular protrusion 31.
- An annular groove 32 (first annular groove) that is recessed in the second direction is formed over the circumference.
- an inner peripheral protrusion that protrudes in the first direction from the first annular protrusion 31 over the circumference to the outer peripheral side of the annular groove 32, and that the tip in the first direction extends to the inner peripheral side over the circumference.
- 34 (first inner peripheral protrusion) is formed.
- the drive shaft seal plate 21 is formed with a return hole 33 (first return hole) penetrating in the second direction at the lowermost portion of the annular groove 32.
- the drive shaft seal plate 21 is fitted into the bearing inner cylinder 29 so that the return hole 33 is at the lowermost portion of the annular groove 32.
- the oil drainer 35 is an annular member fitted to the drive shaft 39.
- the oil drainer 35 has a cylindrical portion facing the radial direction with a gap in the inner periphery of the drive shaft seal plate 21, and is recessed in the first direction over the circumference around the drive shaft 39.
- An annular groove 37 (second annular groove) into which the annular protrusion 31 of the plate 21 is fitted with a gap is formed.
- an annular protrusion 36 (second annular protrusion) that protrudes in the second direction over the circumference and fits in the annular groove 32 of the drive shaft seal plate 21 is formed.
- an outer peripheral protrusion 38 (first outer peripheral protrusion) is formed on the outer periphery of the oil drain 35 so as to protrude radially outward over the circumference.
- the inner peripheral protrusion 34 of the drive shaft seal plate 21 and the outer peripheral protrusion 38 of the oil drain 35 are opposed to each other in the radial direction with a gap.
- the oil drain 35 and the drive shaft seal plate 21 are arranged with a gap therebetween.
- Lubricating oil that has entered between the annular protrusion 31 and the annular protrusion 36 from the sun gear 18 side enters the annular groove 32, and then returns from the return hole 33 to the planetary gear device 2 in which the lubricating oil is sealed.
- the annular protrusion 31 and the annular protrusion 36 are each a drive shaft side annular protrusion
- the annular groove 32 and the annular groove 37 are each a drive shaft side annular groove.
- the first labyrinth seal 26 includes the annular protrusion 31, the annular groove 32, and the inner peripheral protrusion 34 of the drive shaft seal plate 21, the cylindrical portion of the oil drain 35, the annular groove 37, the annular protrusion 36, And an outer peripheral projection 38.
- FIG. 6 is a cross-sectional view of the second labyrinth seal according to the first embodiment.
- the planet carrier 19 has a cylindrical boss portion protruding in the second direction at the center. The boss portion passes through the carrier seal plate 22.
- the planet carrier 19 has an outer circumferential groove 43 (second outer circumferential groove) that is recessed inward in the radial direction over the entire circumference on the radially outer circumferential surface of the boss portion, and is spaced apart from the outer circumferential surface of the boss portion.
- An annular projection 42 (third annular projection) projecting in the direction of 2 and an annular projection 41 (fourth annular projection) projecting in the second direction over the circumference on the outer peripheral side from the annular projection 42 are formed.
- the carrier seal plate 22 is fitted to the inner periphery on the second direction side of the bearing inner cylinder 29.
- the carrier seal plate 22 is an annular member having a hole formed in the center.
- the carrier seal plate 22 is separated from the annular protrusion 42 of the planetary carrier 19 on the inner peripheral side, and protrudes in the first direction over the circumference, and the annular protrusion 47 (fifth annular protrusion) and the annular protrusion 42.
- a circular groove 40 (third annular groove) is formed between the annular protrusion 47 on the outer peripheral side and on the inner peripheral side of the annular protrusion 41 so that the annular protrusion 42 is sandwiched with a gap therebetween.
- annular protrusion 46 (sixth annular protrusion) protruding in the first direction is formed over the circumference. Further, an annular protrusion 45 (seventh annular protrusion) that protrudes in the first direction over the circumference is spaced from the annular protrusion 46 on the outer peripheral side and spaced apart from the annular protrusion 41 of the planetary carrier 19 to the inner peripheral side. And an annular groove 50 (fourth annular groove) is formed between the planetary carrier 19 and the annular protrusion 45 on the outer peripheral side of the annular protrusion 41 so as to sandwich the annular protrusion 41 with a gap. An annular protrusion 44 (eighth annular protrusion) that protrudes in the first direction is formed.
- the boss portion of the planet carrier 19 and the inner periphery of the carrier seal plate 22 face each other in the radial direction.
- the planet carrier 19 and the carrier seal plate 22 are arranged with a gap therebetween.
- the lubricating oil that has entered between the annular protrusions 41, 44, 45 passes between the annular protrusions 46, 42, 47 and flows into the outer circumferential groove 43, and the lubricating oil is sealed from the lower side of the second labyrinth seal 27. Returned to the inside of the planetary gear unit 2 made.
- the annular protrusion 42 and the annular protrusion 41 of the planetary carrier 19 are respectively carrier-side annular protrusions
- the annular groove 40 and the annular groove 50 of the carrier seal plate 22 are respectively carrier-side annular grooves.
- the second labyrinth seal 27 includes the outer peripheral groove 43, the annular protrusion 42, and the annular protrusion 41 of the planet carrier 19, and the annular protrusion 47, the annular groove 40, the annular protrusion 46, and the annular protrusion 41 of the carrier seal plate 22.
- the projection 45, the annular groove 50, and the annular projection 44 are configured.
- the annular protrusions 41, 44, 45 form the first-stage labyrinth seal 48 on the outer peripheral side close to the inside of the planetary gear device 2, and the annular protrusions 42, 46, 47.
- the outer circumferential groove 43 forms a second-stage labyrinth seal 49 on the inner circumferential side.
- FIG. 7 is a cross-sectional view of the third labyrinth seal according to the first embodiment.
- the output shaft outer cylinder 11 is an annular projection that protrudes in the first direction over the circumference around the axis of the planetary gear device 2 on the surface facing the fixing ring 5 in the axial direction on the first direction side.
- 51, 52, 53 (outer cylindrical annular projection) are formed.
- the annular protrusion 51 and the annular protrusion 52 form an annular groove 57 (outer cylinder annular groove) that is recessed in the second direction across the circumference, and the annular protrusion 52 and the annular protrusion 53 span the circumference between them.
- An annular groove 58 that is recessed in the second direction is formed.
- annular protrusion 54 and the annular protrusion 55 form an annular groove 59 that is a fixed ring annular groove that is recessed in the first direction across the circumference.
- annular groove 60 that is a fixed ring annular groove that is recessed in the first direction over the circumference is formed on the inner peripheral side of the annular protrusion 55.
- an outer peripheral groove 56 which is a fixed ring outer peripheral groove recessed inward in the radial direction over the entire circumference is formed on the radial outer peripheral surface of the annular protrusion 54 on the radially outer peripheral side on the first direction side from the annular protrusion 54.
- the annular projection 54 of the fixing ring 5 is fitted into the annular groove 57 of the output shaft outer cylinder 11 with a gap, and the annular projection 55 is fitted into the annular groove 58 with a gap. Further, the annular projection 52 of the output shaft outer cylinder 11 is fitted into the annular groove 59 of the fixing ring 5 with a gap, and the annular projection 53 is fitted into the annular groove 60 with a gap.
- the annular protrusions 51, 52, 53, 54, 55 and the annular grooves 57, 58, 59, 60 are intertwined to form the third labyrinth seal 28 and prevent the lubricating oil from leaking from the bearing 13 side. .
- the third labyrinth seal 28 includes the annular protrusions 51, 52, 53 and the annular grooves 57, 58 of the output shaft outer cylinder 11, the annular protrusions 54, 55, and the annular groove 59 of the fixing ring 5. 60 and an outer peripheral groove 56.
- the third labyrinth seal 28 faces the outside of the wheel drive device 10, and rainwater may be splashed between the wheel 1 and the support frame 4.
- an outer peripheral groove 56 is provided in the fixing ring 5 on the first direction side of the annular protrusion 51 of the output shaft outer cylinder 11, and water, mud, sand, and other foreign matters are externally provided from the third side. Intrusion into the labyrinth seal 28 is prevented.
- the drive shaft seal plate 21 is provided on the bearing inner cylinder 29 on the first direction side, and the carrier seal plate 22 is provided on the second direction side.
- a first labyrinth seal 26 and a second labyrinth seal 27 are configured.
- the lubricating oil contributing to lubrication inside the planetary gear device 2 is prevented from leaking to the outside. Since the first labyrinth seal 26 and the second labyrinth seal 27 are not in contact with the fixed portion and the rotating portion, friction loss due to contact sliding can be eliminated.
- the gap between the fixed part and the movable part is set wider than the bearing gap, it can be used without deterioration over time, and the maintenance of regular adjustment or replacement work can be reduced. There is.
- the third labyrinth seal 28 is configured by the output shaft outer cylinder 11 and the fixing ring 5 to prevent the lubricating oil from leaking outside from the bearing 13 side. ing.
- the third labyrinth seal 28 since the fixed portion and the rotating portion are not in contact with each other, friction loss due to contact sliding can be eliminated. Furthermore, the intrusion of water, mud, sand and other foreign matters from the outside can be prevented.
- the sun gear 18 is fixed with the planetary gear device 2 fixed to the support frame 4.
- the drive motor 3 can be detached from the support frame 4 while the oil drainer 35 is coupled to the drive shaft 39.
- FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view of the first labyrinth seal of the planetary gear device according to Embodiment 2 of the present invention.
- the shape of the portion of the first labyrinth seal 26 facing the drive shaft seal plate 61 and the oil drain 65 is changed.
- Other configurations are the same as the configuration of the planetary gear device 2 according to the first embodiment.
- the annular protrusion 31 of the annular drive shaft seal plate 61 enters the annular groove 37 of the oil drain 65 in a non-contact manner. Further, the inner peripheral protrusion 64 (first inner peripheral protrusion) of the drive shaft seal plate 61 and the outer peripheral protrusion 67 (first outer peripheral protrusion) of the oil drain 65 are opposed to each other in the radial direction with a gap. .
- an outer peripheral groove 68 which is a first outer peripheral groove recessed inward in the radial direction is formed on the first direction side of the annular protrusion 66 which is the second annular protrusion of the oil drain 65.
- the outer circumferential groove 68 has a rotating surface in which the outer diameter around the drive shaft 39 is reduced in the first direction from the side closer to the tip of the annular protrusion 66.
- the inner peripheral surface of the annular groove 62 which is the first annular groove of the drive shaft seal plate 61 has a rotating surface whose inner diameter increases in the first direction.
- the lubricating oil that has moved to the annular groove 62 and the lubricating oil that has been blown off from the outer circumferential groove 68 move along the slope of the annular groove 62 to the return hole 63 that is the first return hole, and the planetary gear device in which the lubricating oil is enclosed. 2 is returned to the inside.
- the inner circumferential surface of the annular groove 62 is a rotating surface whose inner diameter increases toward the inner circumferential projection 64, and is directed to the outer circumferential projection 67 on the first direction side of the annular projection 66 of the oil drain 65.
- An outer peripheral groove 68 having a rotating surface with a reduced outer diameter is provided. Therefore, the lubricating oil that has entered between the annular protrusions 31 and 66 moves along the slope, and prevents leakage from the gap portion where the inner peripheral protrusion 64 and the outer peripheral protrusion 67 face each other. Since the drive shaft seal plate 61 that is the fixed portion and the oil drain 65 that is the rotating portion are not in contact with each other, an effect of eliminating friction loss due to contact sliding can be expected.
- FIG. 9 is a cross-sectional view of the first labyrinth seal of the planetary gear device according to Embodiment 3 of the present invention.
- the shape of the opposed portion of the drive shaft seal plate 71 and the oil drain 76 is changed by the first labyrinth seal 26, and the back seal disc 78 is disposed on the side of the oil drain 76 in the first direction. Is provided.
- Other configurations are the same as the configuration of the planetary gear device 2 according to the first embodiment.
- the annular protrusion 31 of the annular drive shaft seal plate 71 is fitted into the annular groove 37 of the oil drain 76 with a gap.
- the drive shaft seal plate 71 is formed with an annular groove 72 (first annular groove) that is recessed in the second direction over the circumference on the outer peripheral side of the annular protrusion 31, and the annular protrusion 36 of the oil drainer 76 is a gap. Open and fit.
- An inner peripheral protrusion 75 (first protrusion) that protrudes in the first direction from the annular protrusion 31 over the circumference on the outer peripheral side of the annular groove 72, and the tip on the first direction side extends to the inner peripheral side over the circumference. Inner peripheral projection).
- an outer peripheral protrusion 77 (second outer peripheral protrusion) is formed on the outer peripheral side of the annular protrusion 36 of the oil drainer 76 so as to protrude radially outward over the circumference.
- a rotating surface whose outer diameter decreases in the first direction is formed on the outer peripheral projection 77 in the first direction.
- the outer periphery of the oil drain 76 protrudes radially outwardly, and a gap is formed in the inner peripheral protrusion 75 of the drive shaft seal plate 71 in the radial direction.
- Opposing outer peripheral protrusions 79 (first outer peripheral protrusions) are formed.
- the outer peripheral side tip of the outer peripheral projection 79 has a rotating surface whose inner diameter increases in the second direction on the second direction side.
- the oil drainer 76 includes a back seal disc 78 that is an outer peripheral projection 79.
- the drive shaft seal plate 71 is formed with a return hole 74 (first return hole) penetrating in the second direction at the lowermost portion of the inner peripheral groove 73 which is the first inner peripheral groove.
- the inner circumferential groove 73 following the annular groove 72 has a larger inner diameter in the radial direction than that of the first embodiment, and the lubricating oil that has entered the annular groove 72 is passed through the inner circumferential projection 75 and the back seal disc 78 (outer circumferential projection 79). ) Is away from the facing gap.
- the lubricating oil scattered in the inner circumferential groove 73 is returned from the return hole 74 to the planetary gear device 2 in which the lubricating oil is enclosed.
- the lubricating oil that has entered between the annular protrusion 31 and the annular protrusion 36 is scattered by the outer peripheral protrusion 77 along the wall surface of the inner peripheral groove 73 away from the inner peripheral protrusion 75. Since the surface of the outer peripheral protrusion 77 opposite to the annular protrusion 36 is a rotating surface whose outer diameter increases in the second direction, the lubricating oil adhering to the outer peripheral surface of the oil drainer 76 is also separated from the inner peripheral protrusion 75. It scatters on the wall surface of the groove 73.
- the tip of the outer peripheral projection 79 (back seal disc 78) is also a rotating surface whose inner diameter increases in the second direction, and the lubricating oil adhering to the outer peripheral projection 79 (back seal disc 78) Spatters away from the protrusion 75. Accordingly, the leakage of the lubricating oil that has entered between the annular protrusions 31 and 36 from the gap portion where the inner peripheral protrusion 75 and the back seal disc 78 face each other is prevented. Since the drive shaft seal plate 71 that is the fixed portion and the back seal disc 78 (the outer peripheral projection 79) that is the rotating portion are not in contact with each other, an effect of eliminating friction loss due to contact sliding can be expected.
- FIG. 10 is a sectional view of a second labyrinth seal of the planetary gear device according to the fourth embodiment of the present invention.
- the shape of the opposing portion of the carrier seal plate 82 of the second labyrinth seal 27 and the boss portion of the planet carrier 81 is changed.
- Other configurations are the same as the configuration of the second labyrinth seal 27 in the planetary gear device 2 according to the first embodiment.
- annular projections 41 and 42 are formed on the planet carrier 81.
- An outer peripheral groove 43 is formed in the boss portion of the planet carrier 81.
- the annular protrusions 44, 45 and 46 are formed on the annular carrier seal plate 82 as in the carrier seal plate 22 of the first embodiment.
- the inner peripheral surface including the annular protrusion 86 protruding in the first direction over the circumference of the carrier seal plate 82 is a rotating surface whose inner diameter increases in the first direction.
- the boss portion of the planetary carrier 81 forms, on the second direction side of the outer peripheral groove 43, an outer peripheral groove 83 that is a third outer peripheral groove recessed radially inward over the entire circumference on the radial outer peripheral surface, An outer peripheral protrusion 84 that is a third outer peripheral protrusion is formed between the second outer peripheral groove and the third outer peripheral groove.
- an outer peripheral protrusion 85 that is a fourth outer peripheral protrusion is formed on the side of the outer peripheral groove 83 in the second direction.
- the outer peripheral surface of the outer peripheral protrusion 84 includes a rotating surface that is spaced apart from the inner peripheral surface of the carrier seal plate 82 and has an outer diameter that increases in the first direction.
- the inner peripheral surface of the carrier seal plate 82 faces a part of the outer peripheral groove 43, the outer peripheral protrusion 84, the outer peripheral groove 83, and the outer peripheral protrusion 85 with a gap therebetween.
- the outer peripheral grooves 43 and 83 are provided in the boss portion of the planetary carrier 81, and the front end portion of the outer peripheral protrusion 84 rotates along the inner peripheral surface of the carrier seal plate 82 in the first direction. Surface. Therefore, the lubricating oil that is going to move from the outer circumferential groove 43 to the outer circumferential groove 83 is returned to the outer circumferential groove 43 side by the rotation of the planet carrier 81, and the lubricating oil that has moved to the outer circumferential groove 83 is also rotated by the rotation of the planet carrier 81. After being scattered on the inner peripheral surface of 82, it is returned to the outer peripheral groove 43 and the annular protrusion 42 of the planet carrier 81 along the rotation surface of the inner peripheral surface.
- the annular protrusion 42, the outer peripheral grooves 43 and 83, and the outer peripheral protrusions 84 and 85 of the planet carrier 81, the inner peripheral surface of the carrier seal plate 82, the annular protrusion 86, and the annular groove 40 and the annular projection 46 constitute a second-stage labyrinth seal 87.
- the lubricating oil that has entered between the annular protrusions 41, 44, 45 by the first-stage labyrinth seal 48 and the second-stage labyrinth seal 87 is transferred to the carrier seal plate 82. Is prevented from leaking out from the gap between the inner peripheral surface of the planetary carrier 81 and the outer peripheral projection 85 of the planetary carrier 81. Since the second labyrinth seal 27 according to the fourth embodiment has a configuration in which the fixed portion and the movable portion are not in contact with each other, an effect of eliminating friction loss due to contact sliding can be expected.
- FIG. 11 is a sectional view of a second labyrinth seal of the planetary gear device according to the fifth embodiment of the present invention.
- the second labyrinth seal 27 composed of the carrier seal plate 92 and the planet carrier 91 is composed of the first-stage labyrinth seal 102 and the second-stage labyrinth seal 103.
- the planetary carrier 91 has a cylindrical boss part protruding in the second direction at the center, and the inner periphery of the boss part and the carrier seal plate 92 is opposed to each other in the radial direction with a gap therebetween. 1 and the fourth embodiment.
- an outer peripheral groove 93 which is a second outer peripheral groove recessed inward in the radial direction is formed on the entire outer peripheral surface in the radial direction.
- an outer peripheral groove 94 that is a third outer peripheral groove recessed inward in the radial direction is formed on the outer peripheral surface of the outer peripheral groove 93 in the second direction.
- an outer peripheral protrusion 95 which is a third outer peripheral protrusion is formed between the outer peripheral groove 93 and the outer peripheral groove 94, and an outer peripheral protrusion 96 which is a fourth outer peripheral protrusion on the second direction side of the boss portion. Is formed.
- the annular carrier seal plate 92 is opposed to the outer peripheral protrusion 95 of the planetary carrier 91 with a radial separation, and an inner peripheral protrusion 104 is formed as a second inner peripheral protrusion protruding inward in the radial direction.
- the inner peripheral protrusion 104 is formed with an annular protrusion 98 that is a fifth annular protrusion that protrudes in the first direction over the circumference and has an inner peripheral surface that has a rotation surface whose inner diameter increases in the first direction. Yes.
- the outer peripheral projection 95 of the planetary carrier is formed with a rotating surface whose outer diameter increases in the first direction along the rotating surface of the annular protrusion 98 of the carrier seal plate 92 on a part of the outer peripheral surface in the radial direction.
- the carrier seal plate 92 is opposed to the outer circumferential groove 94 in the radial direction, and is opposed to the inner circumferential groove 100 that is a second inner circumferential groove recessed radially outward, and the outer circumferential projection 96 in the radial direction.
- An inner peripheral protrusion 99 (third inner peripheral protrusion) that protrudes inward in the radial direction is formed.
- the carrier seal plate 92 is formed with a return hole 101 (second return hole) penetrating in the first direction at the lowermost portion of the inner circumferential groove 100.
- the carrier seal plate 92 further includes an annular protrusion 97 that is a sixth annular protrusion that is spaced apart from the annular protrusion 98 of the inner peripheral protrusion 104 toward the outer peripheral side and protrudes in the first direction over the circumference.
- the eighth annular protrusion is spaced apart from the outer peripheral surface in the radial direction of the planetary carrier 91 and protrudes in the first direction over the circumference, and the inner peripheral surface is opposed to the outer peripheral surface in the radial direction of the planetary carrier 91.
- An annular protrusion 44 is formed.
- the annular protrusion 97 and the annular protrusion 98 of the carrier seal plate 92 face the planet carrier 91 in the first direction.
- the base portion of the annular protrusion 98 and the inner peripheral protrusion 99 of the carrier seal plate 92 formed with a rotation surface whose inner diameter increases in the first direction are formed on the inner peripheral surface and the outer peripheral protrusions 95 and 96 of the planetary carrier 91, respectively. opposite.
- the outer peripheral protrusion 95, the outer peripheral protrusion 96, the inner peripheral protrusion 104, the inner peripheral protrusion 99, the annular protrusion 98, and the annular protrusion 97 are carrier-side annular protrusions.
- the outer circumferential groove 93, the outer circumferential groove 94, and the inner circumferential groove 100 are each a carrier-side annular groove.
- the first-stage labyrinth seal 102 of the second labyrinth seal 27 includes an outer peripheral portion of the planet carrier 91 and an annular protrusion 44 of the carrier seal plate 92.
- the second-stage labyrinth seal 103 includes outer peripheral grooves 93 and 94 and outer peripheral protrusions 95 and 96 of the planet carrier 91, annular protrusions 97 and 98 of the carrier seal plate 92, inner peripheral protrusions 104 and 99, and inner peripheral groove 100. It consists of.
- a part of the outer peripheral surface of the outer peripheral projection 95 of the boss portion of the planetary carrier 91 constitutes a rotating surface whose outer diameter increases in the first direction.
- Lubricating oil about to move toward 94 is returned to the outer circumferential groove 93 side by the rotation of the planet carrier 91.
- the lubricating oil moved to the outer circumferential groove 94 is blown into the inner circumferential groove 100 of the carrier seal plate 92 by the rotation of the planet carrier 91 and is returned from the return hole 101 to the planetary gear unit 2 in which the lubricating oil is sealed. .
- the lubricating oil that has entered between the outer periphery of the planet carrier 91 and the annular protrusion 44 by the first-stage labyrinth seal 102 and the second-stage labyrinth seal 103 The peripheral protrusion 99 and the outer peripheral protrusion 96 are prevented from leaking from the facing gap portion. Since the second labyrinth seal 27 of the fifth embodiment has a configuration in which the fixed portion and the movable portion are not in contact with each other, an effect of eliminating friction loss due to contact sliding can be expected.
- the planetary carrier 91 does not have an annular protrusion, so that the structure can be simplified and processing can be easily performed.
- a drive shaft seal plate is provided on the fixed ring 5 side of the bearing inner cylinder 29 and combined with an oil drain fitted to the drive shaft 39.
- the 1st labyrinth seal 26 is comprised.
- a carrier seal plate is provided and combined with the planet carrier to constitute the second labyrinth seal 27. Accordingly, leakage of the lubricating oil contributing to lubrication to the outside in the region surrounded by the bearing inner cylinder 29, the first labyrinth seal 26, and the second labyrinth seal 27 is prevented.
- the first labyrinth seal 26 and the second labyrinth seal 27 are configured in a non-contact manner, friction loss due to contact sliding can be eliminated.
- the third labyrinth seal 28 is constituted by the output shaft outer cylinder 11 and the fixing ring 5, and it is possible to prevent leakage of lubricating oil and to eliminate friction loss, and to remove water, mud, sand and other foreign matters from the outside. Infiltration can also be prevented.
- first labyrinth seal 26 and the second labyrinth seal 27 can be applied independently. Further, the first labyrinth seal 26 according to any one of the first to third embodiments and the second labyrinth seal 27 according to any one of the first, fourth, and fifth embodiments are mutually connected. It can be applied in combination.
- the third labyrinth seal 28 of the first embodiment can be used in combination with any of the first labyrinth seal 26 and the second labyrinth seal 27.
- the wheel drive device 10 shown in FIG. 3 and the vehicle 130 shown in FIG. 4 include the first labyrinth seal 26 according to any one of the first to third embodiments, the first embodiment, the fourth embodiment, and the implementation.
- the second labyrinth seal 27 of any of the fifth embodiments and the third labyrinth seal 28 of the first embodiment can be used in combination with each other.
Landscapes
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Abstract
駆動軸シール板(21)は、第1の方向の側で軸受内筒(29)の内周に嵌合され、駆動軸(39)に嵌合される油切り(35)から半径方向に間隙をあけて配置される。キャリヤシール板(22)は、第2の方向の側で、軸受内筒(29)の内周に嵌合され、遊星キャリヤ(19)が半径方向に間隙をあけて挿通される。油切り(35)および駆動軸シール板(21)の一方に形成された、駆動軸(39)の周りの円周に亘って突出する駆動軸側環状突起と、他方に形成された円周に亘って凹む駆動軸側環状溝とで第1のラビリンスシール(26)を構成する。キャリヤシール板(22)および遊星キャリヤ(19)の一方に形成された、遊星キャリヤ(19)の軸の周りの円周に亘って突出するキャリヤ側環状突起と、他方に形成された円周に亘って凹むキャリヤ側環状溝とで第2のラビリンスシール(27)を構成する。出力軸外筒(11)および固定リング(5)は、軸方向に対向する面で、遊星歯車装置の軸の周りに亘って、外筒環状突起と外筒環状溝、および固定リング環状突起と固定リング環状溝を形成して第3のラビリンスシール(28)を構成する。
Description
この発明は、遊星歯車装置および該遊星歯車装置を用いる車輪駆動装置に関する。
筒状の内歯車に噛み合って歯車中心軸が公転する遊星歯車とその遊星歯車に噛み合う中央部の太陽歯車から構成される遊星歯車装置は、小形軽量で有りながら、減速比を大きくできる歯車装置であり、減速装置や変速機あるいはポンプなど様々な用途に使用されている。
遊星歯車装置において、遊星歯車および回転する部材を支持する軸受、ならびに、噛み合う歯車の歯面には潤滑が必要不可欠である。遊星歯車装置の軸受および歯車の噛み合い面は、一般的に潤滑油で油潤される。歯車装置を支持する固定部分と、外部からの入力回転部や外部への出力回転部とは、対向する面が相対的な移動を伴うために隙間が存在し、歯車装置内部に封入された潤滑油が歯車装置外部に漏れる可能性がある。そこで、回転部の隙間には、種々のタイプのシール部材が用いられ、油漏れの防止を図っている。
例えば、特許文献1には、遊星歯車装置を用いる自動変速機の油潤滑構造が記載されている。特許文献1の油潤滑構造では、段落0037および図1に記載されているように、クラッチ装置のクラッチピストンの周縁にシール部材を配設している。特許文献2には、ギヤボックスのための軸受潤滑装置が記載されている。特許文献2の軸受潤滑装置では、段落0049および図1Fに記載されているように、リテーナと静止管との間に配設されているリップシールで、軸受およびその他の構成部品のための潤滑油などの潤滑剤を保持している。
車両に使用される軸受は、運転時の振動および使用中の温度変化などが大きいために、工作機械および搬送機械などの産業用機械等で使用される軸受よりも、半径方向の隙間が大きいものが使用されるのが一般的であるため、車両の減速機などに用いられる遊星歯車装置の油漏れ防止には、ゴム製のオイルシールが用いられることが多い。このため、摺動部の摩擦力によりトルク伝達効率が低下するという問題点があった。
この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、遊星歯車装置において、固定部と可動部との間の摺動を排除し、摩擦力によるトルク伝達効率の低下を防止することを目的とする。
この発明に係る遊星歯車装置は、内歯車、内歯車に噛み合う遊星歯車、内歯車の中心に位置し遊星歯車に噛み合う太陽歯車、遊星歯車を内歯車および太陽歯車に噛み合った状態で回転可能に支持する遊星キャリヤ、内歯車を内周面に構成する軸受内筒、軸受内筒の外周に同軸に嵌合する軸受、軸受の外周に同軸に嵌合する出力軸外筒、ならびに、遊星キャリヤを固定し出力軸外筒に支持される出力軸端板から構成され、軸受内筒の軸方向の一方の側に配置される駆動軸が太陽歯車に結合され、遊星キャリヤが軸方向の他方の側に配置される遊星歯車装置であって、遊星歯車装置の太陽歯車に結合される駆動軸に嵌合される円環状の油切りと、軸受内筒の駆動軸が配置される側で軸受内筒の内周に嵌合され、駆動軸が挿通され、油切りから半径方向に間隙をあけて配置される円環状の駆動軸シール板と、遊星歯車装置の遊星キャリヤの側で、軸受内筒の内周に嵌合され、中心に遊星キャリヤが半径方向に間隙をあけて挿通される円環状のキャリヤシール板と、を備える。油切りおよび駆動軸シール板の一方に、駆動軸の周りの円周に亘って突出する駆動軸側環状突起が形成され、他方に駆動軸の周りの円周に亘って凹む駆動軸側環状溝が形成され、駆動軸側環状突起と駆動軸側環状溝から第1のラビリンスシールを構成する。キャリヤシール板および遊星キャリヤの一方に、遊星キャリヤの軸の周りの円周に亘って突出するキャリヤ側環状突起が形成され、他方に遊星キャリヤの軸の周りの円周に亘って凹むキャリヤ側環状溝が形成され、キャリヤ側環状突起とキャリヤ側環状溝から第2のラビリンスシールを構成する。さらに、軸受内筒を駆動軸が配置される側で固定する固定リングと出力軸外筒の軸方向に対向する面に、遊星歯車装置の軸の周りの円周に亘って突出する環状突起と、軸の周りの円周に亘って凹む環状溝をそれぞれ形成して第3のラビリンスシールを構成する。
この発明の遊星歯車装置は、鉄道車両用のために隙間の大きい軸受を採用しているが、軸受隙間による軸の径方向の動きを許容可能なラビリンスシールのみを用いることにより、接触摺動部の摩擦力によってトルク伝達効率が低下する要因となる摩擦損失を排除するので、トルク伝達効率の低下を防止することができる。
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図中、同一または相当する部分には同一の符号を付ける。なお、図の煩雑を避けて理解を容易にするために、ボルト、ナットおよびボルトを通す穴などを図から省略している場合がある。また、外径または内径が大きくなるまたは小さくなる、とは、広義の単調増加または単調減少を意味し、外径または内径が一定の部分を含んでもよい。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る車輪駆動装置の内部構成を示す断面図である。実施の形態1に係る車輪駆動装置10は、太陽歯車18に結合する駆動軸39が入力軸であり、出力軸外筒11が出力軸である遊星歯車装置2を用いる。ここでは、遊星歯車装置2の内歯車14から軸方向に見て、駆動軸39の方向を第1の方向といい、駆動軸39とは反対の遊星キャリヤ19の方向を第2の方向という。
図1は、この発明の実施の形態1に係る車輪駆動装置の内部構成を示す断面図である。実施の形態1に係る車輪駆動装置10は、太陽歯車18に結合する駆動軸39が入力軸であり、出力軸外筒11が出力軸である遊星歯車装置2を用いる。ここでは、遊星歯車装置2の内歯車14から軸方向に見て、駆動軸39の方向を第1の方向といい、駆動軸39とは反対の遊星キャリヤ19の方向を第2の方向という。
実施の形態1に係る遊星歯車装置2では、遊星歯車装置2の第1の方向の側で、太陽歯車18に結合される駆動軸39に嵌合される円環状の油切り35と、軸受内筒29の第1の方向の側で軸受内筒29の内周に嵌合され、駆動軸39が挿通されて油切り35から半径方向に間隙をあけて配置される円環状の駆動軸シール板21を配置し、油切り35と駆動軸シール板21とを組み合わせて第1のラビリンスシール26を構成する。また、遊星歯車装置2の第2の方向の側で、軸受内筒29の内周に嵌合され、中心に遊星キャリヤ19が半径方向に間隙をあけて挿通される円環状のキャリヤシール板22を配置し、キャリヤシール板22と遊星キャリヤ19とを組み合わせて、第2のラビリンスシール27を構成する。さらに、車輪駆動装置10では、出力軸外筒11と、軸受内筒29を固定する固定リング5とを組み合わせて、第3のラビリンスシール28を構成する。
相対的な移動のない部品締結部にはOリング23、24、25が配置され、相対的移動がある固定部と可動部との間にはラビリンスシールを構成し、遊星歯車装置内部の潤滑に使用される潤滑油の外部への油漏れを防止する。固定部と可動部との間にラビリンスシールを構成することにより、接触摺動による摩擦トルクの発生を排除することでトルク伝達効率の低下を防止する。
車輪駆動装置10は、遊星歯車装置2、駆動モータ3、支持枠4、および固定リング5から構成される。出力軸外筒11の半径方向外周に、車輪1が回り止め嵌合される。支持枠4は、遊星歯車装置2の軸の周りに回転可能に車輪1を支持する。
遊星歯車装置2は、内歯車14、内歯車14に噛み合う遊星歯車15、内歯車14の中心に位置し遊星歯車15に噛み合う太陽歯車18、遊星歯車15を内歯車14および太陽歯車18に噛み合った状態で回転可能に支持する遊星キャリヤ19、内歯車14を内周面に構成する軸受内筒29、軸受内筒29の外周に同軸に嵌合する軸受13、軸受13の外周に同軸に嵌合する出力軸外筒11、ならびに、遊星キャリヤ19を固定し出力軸外筒11に支持される出力軸端板12から構成される。軸受内筒29は、第1の方向の側で固定リング5に固定され、固定リング5は、支持枠4に嵌合されて固定されている。遊星歯車装置2は、軸受内筒29が支持枠4に固定されて支持される。
遊星歯車15は、軸受17によって回転可能に遊星歯車軸16に支持され、遊星歯車軸16は遊星キャリヤ19と遊星軸支持円板20によって支持される。太陽歯車18は、内歯車14の中心に位置し、遊星歯車15に噛み合っている。固定リング5の遊星歯車装置2とは反対側、すなわち第1の方向の側に、駆動モータ3が遊星歯車装置2と同軸に固定されている。駆動モータ3の駆動軸39は、太陽歯車18に結合している。
遊星キャリヤ19は、遊星歯車装置2の第2の方向の側に配置され、第2の方向の側で出力軸端板12にボルトで締結されている。出力軸端板12は、第2の方向の側で出力軸外筒11にボルトで締結されている。
図2は、実施の形態1に係る遊星歯車装置の歯車の配置を示す図である。図2は、遊星歯車15が3個の場合を示す。各歯車の歯数の選択の仕方により、2個あるいは4個の遊星歯車15を配置させることも可能である。原理的には、遊星歯車装置2の遊星歯車15は、1つでもよい。駆動モータ3の駆動軸39と、遊星キャリヤ19の軸にかかる軸に直交する方向の力を相殺するために、2個以上の遊星歯車15を、太陽歯車18の周りに等間隔に配置することが好ましい。
例えば、太陽歯車18が、図2で時計回りに回転すると、内歯車14は固定されているので、遊星歯車15は、反時計回りに自転しながら、時計回りに公転する。遊星歯車15の公転は遊星キャリヤ19から出力軸端板12を経由して、出力軸外筒11に伝達され、出力軸外筒11が回転する。実施の形態1では、駆動軸39の回転と出力軸外筒11の回転は同じ方向である。
図1に示すように、遊星歯車装置2の第1の方向の側で、駆動軸39に円環状の油切り35が嵌合している。軸受内筒29には、第1の方向の側で内周に駆動軸シール板21が嵌合している。駆動軸シール板21は、中央に孔があいた円環状であり、中央に駆動軸39が挿通する。油切り35と駆動軸シール板21は、互いに半径方向に間隙をあけて配置されている。遊星歯車装置2の第2の方向の側では、軸受内筒29の内周にキャリヤシール板22が嵌合している。キャリヤシール板22は、中央に孔のあいた円環状であり、遊星キャリヤ19の中央に形成されている円筒部が挿通する。遊星キャリヤ19とキャリヤシール板22は、互いに半径方向に間隙をあけて配置される。
前述のとおり、駆動軸シール板21と油切り35で第1のラビリンスシール26を構成する。油切り35および駆動軸シール板21の一方に、駆動軸39の周りの円周に亘って突出する駆動軸側環状突起が形成され、他方に駆動軸39の周りの円周に亘って凹む駆動軸側環状溝が形成される。駆動軸側環状突起と駆動軸側環状溝から第1のラビリンスシール26を構成する。
また、キャリヤシール板22と遊星キャリヤ19とで第2のラビリンスシール27を構成する。キャリヤシール板22および遊星キャリヤ19の一方に、遊星キャリヤ19の軸の周りの円周に亘って突出するキャリヤ側環状突起が形成され、他方に遊星キャリヤ19の軸の周りの円周に亘って凹むキャリヤ側環状溝が形成される。キャリヤ側環状突起とキャリヤ側環状溝から第2のラビリンスシール27を構成する。
出力軸外筒11の第1の方向の側には、固定リング5に軸方向に対向する面が形成されている。出力軸外筒11は、固定リング5から間隙をあけて配置されている。出力軸外筒11および固定リング5には、それぞれ、遊星歯車装置2の軸の周りに円周に亘って、軸方向に突出する環状突起と軸方向に凹む環状溝が形成されている。出力軸外筒11および固定リング5の環状突起と環状溝で、第3のラビリンスシール28を構成する。
軸受内筒29、駆動軸シール板21、キャリヤシール板22、第1のラビリンスシール26および第2のラビリンスシール27によって囲まれた領域は、高速で回転する遊星歯車15と太陽歯車18が存在し、適正量の潤滑油が封入されて歯の噛み合い部、および、遊星歯車15を支持する軸受17を潤滑している。また、出力軸端板12、出力軸外筒11、固定リング5、軸受内筒29、第2のラビリンスシール27および第3のラビリンスシール28によって囲まれた領域には、低速で回転する軸受13の潤滑を行なうため、潤滑油またはグリースが封入される。
図3は、実施の形態1に係る車輪駆動装置の側面図である。図4は、実施の形態1に係る車輪駆動装置を備える車両の例を示す図である。図4の車両130は、2本のレールからなる軌道の上を走行する。車両130は、図1に示す車輪駆動装置10を2台、左右に対向して備える。車両130の車体131は、懸架装置132を介して、車輪駆動装置10の支持枠4に支持されている。車輪1は、それぞれレールの上を転動可能に支持されている。対向する2台の車輪駆動装置10は、支持枠4どうしが、例えば、支持枠4の前後に固定される2つのフレーム133で連結されている。支持枠4どうしを連結する構造は、図4のフレーム133に限らない。図4では、車輪駆動装置10と車体131との間で、前後方向(図3の紙面に直交する方向)の力を伝達するための機構は省略されている。例えば、支持枠4と車体131とにそれぞれ左右方向の軸の周りに回動可能に結合される牽引リンクを用いて、車輪駆動装置10と車体131との間で前後方向の力を伝達することができる。以下、実施の形態1に係る遊星歯車装置と車輪駆動装置のラビリンスシールについて、詳細に説明する。
図5は、実施の形態1に係る第1のラビリンスシールの断面図である。駆動軸シール板21は、軸受内筒29の第1の方向の側で、内周に嵌合される。駆動軸シール板21は、中央に駆動軸39が挿通される穴が形成された円環状の部材である。駆動軸シール板21には、内周に駆動軸39の周りの円周に亘って第1の方向に突出する環状突起31(第1の環状突起)が形成され、環状突起31の外周側に円周に亘って第2の方向に凹む環状溝32(第1の環状溝)が形成されている。さらに、環状溝32の外周側に円周に亘って第1の環状突起31より第1の方向に突出し、第1の方向の側の先端が円周に亘って内周側に延びる内周突起34(第1の内周突起)が形成されている。駆動軸シール板21には、環状溝32の最下部に、第2の方向に貫通する戻し穴33(第1の戻し穴)、が形成されている。戻し穴33が環状溝32の最下部になるように、駆動軸シール板21を軸受内筒29に嵌合する。
油切り35は、駆動軸39に嵌合される円環状の部材である。油切り35は、駆動軸シール板21の内周に間隙をあけて半径方向に対向する円筒部を有し、駆動軸39の周りの円周に亘って第1の方向に凹み、駆動軸シール板21の環状突起31が間隙をあけて嵌まる環状溝37(第2の環状溝)が形成されている。環状溝37の外周側には、円周に亘って第2の方向に突出し、駆動軸シール板21の環状溝32に間隙をあけて嵌まる環状突起36(第2の環状突起)が形成されている。さらに、油切り35の外周に円周に亘って半径方向外方に向かって突出する外周突起38(第1の外周突起)が形成されている。
駆動軸シール板21の内周突起34と油切り35の外周突起38は、間隙をあけて半径方向に対向する。油切り35と駆動軸シール板21は、互いに間隙をあけて配置される。太陽歯車18の側から環状突起31と環状突起36の間に浸入した潤滑油は環状溝32に入り、その後戻し穴33から、潤滑油が封入された遊星歯車装置2の内部に戻される。
環状突起31および環状突起36はそれぞれ、駆動軸側環状突起であり、環状溝32および環状溝37はそれぞれ、駆動軸側環状溝である。実施の形態1では、第1のラビリンスシール26は、駆動軸シール板21の環状突起31、環状溝32、および内周突起34と、油切り35の円筒部、環状溝37、環状突起36、および外周突起38から構成される。
図6は、実施の形態1に係る第2のラビリンスシールの断面図である。遊星キャリヤ19は、中央に第2の方向に突出する円筒状のボス部を有する。ボス部は、キャリヤシール板22を貫通している。遊星キャリヤ19は、ボス部の半径方向外周面に全周に亘って半径方向内方に凹む外周溝43(第2の外周溝)、ボス部の外周面から離隔して円周に亘って第2の方向に突出する環状突起42(第3の環状突起)、および、環状突起42より外周側で円周に亘って第2の方向に突出する環状突起41(第4の環状突起)が形成されている。
キャリヤシール板22は、軸受内筒29の第2の方向の側で、内周に嵌合される。キャリヤシール板22は、中央に穴が形成された円環状の部材である。キャリヤシール板22は、遊星キャリヤ19の環状突起42より内周側に離隔して、円周に亘って第1の方向に突出する環状突起47(第5の環状突起)、および、環状突起42より外周側で、かつ、環状突起41より内周側で、環状突起47との間に環状溝40(第3の環状溝)を形成して環状突起42を間隙をあけて挟むように、円周に亘って第1の方向に突出する環状突起46(第6の環状突起)が形成されている。また、環状突起46より外周側で、かつ、遊星キャリヤ19の環状突起41より内周側に離隔して、円周に亘って第1の方向に突出する環状突起45(第7の環状突起)、および、遊星キャリヤ19の環状突起41より外周側で、環状突起45との間に環状溝50(第4の環状溝)を形成して環状突起41を間隙をあけて挟むように、円周に亘って第1の方向に突出する環状突起44(第8の環状突起)、が形成されている。
遊星キャリヤ19のボス部とキャリヤシール板22の内周は、半径方向に対向する。遊星キャリヤ19とキャリヤシール板22は、互いに間隙をあけて配置される。環状突起41、44、45の間に浸入した潤滑油は、環状突起46、42、47の間を通過して外周溝43に流れ込み、第2のラビリンスシール27の下側から、潤滑油が封入された遊星歯車装置2の内部に戻される。
遊星キャリヤ19の環状突起42および環状突起41はそれぞれ、キャリヤ側環状突起であり、キャリヤシール板22の環状溝40および環状溝50はそれぞれ、キャリヤ側環状溝である。実施の形態1では、第2のラビリンスシール27は、遊星キャリヤ19の外周溝43、環状突起42、および環状突起41と、キャリヤシール板22の環状突起47、環状溝40、環状突起46、環状突起45、環状溝50および環状突起44から構成される。
実施の形態1の第2のラビリンスシール27では、環状突起41、44、45により遊星歯車装置2の内部に近い外周側の第1段のラビリンスシール48を形成し、環状突起42、46、47、および外周溝43により内周側の第2段のラビリンスシール49を形成している。
図7は、実施の形態1に係る第3のラビリンスシールの断面図である。出力軸外筒11は、第1の方向の側で固定リング5に軸方向に対向する面に、遊星歯車装置2の軸の周りの円周に亘って、第1の方向に突出する環状突起51、52、53(外筒環状突起)が形成されている。環状突起51と環状突起52は、間に円周に亘って第2の方向に凹む環状溝57(外筒環状溝)を形成し、環状突起52と環状突起53は、間に円周に亘って第2の方向に凹む環状溝58を形成している。
固定リング5の出力軸外筒11に軸方向に対向する面に、遊星歯車装置2の軸の周りの円周に亘って第2の方向に突出し、環状溝57、58に間隙をあけて嵌まる固定リング環状突起である環状突起54、55が形成されている。環状突起54と環状突起55は、間に円周に亘って第1の方向に凹む固定リング環状溝である環状溝59を形成している。また、環状突起55の内周側に、円周に亘って第1の方向に凹む固定リング環状溝である環状溝60を形成している。さらに、環状突起54の半径方向外周側の半径方向外周面で、環状突起54より第1の方向の側に全周に亘って半径方向内方に凹む固定リング外周溝である外周溝56が形成されている。
出力軸外筒11の環状溝57に、固定リング5の環状突起54が間隙をあけて嵌まり、環状溝58に環状突起55が間隙をあけて嵌まる。また、固定リング5の環状溝59に、出力軸外筒11の環状突起52が間隙をあけて嵌まり、環状溝60に環状突起53が間隙をあけて嵌まる。環状突起51、52、53、54、55と、環状溝57、58、59、60が、互いに入り組んで第3のラビリンスシール28を構成し、軸受13側から潤滑油が漏れ出るのを防止する。
実施の形態1では、第3のラビリンスシール28は、出力軸外筒11の環状突起51、52、53および環状溝57、58と、固定リング5の環状突起54、55、および環状溝59、60、ならびに、外周溝56から形成されている。なお、第3のラビリンスシール28は車輪駆動装置10の外部に面しており、車輪1と支持枠4との間から雨水が掛かる可能性がある。第3のラビリンスシール28では、出力軸外筒11の環状突起51の第1の方向の側で、固定リング5に外周溝56を設け、外部から水、泥、砂およびその他の異物が第3のラビリンスシール28へ浸入するのを防止している。
以上述べたように、実施の形態1によれば、軸受内筒29の第1の方向の側に駆動軸シール板21を設け、第2の方向の側にキャリヤシール板22を設けて、それぞれ第1のラビリンスシール26、および第2のラビリンスシール27を構成している。第1のラビリンスシール26および第2のラビリンスシール27を構成することにより、遊星歯車装置2の内部で潤滑に寄与する潤滑油が外部へ漏れ出るのを防止している。第1のラビリンスシール26および第2のラビリンスシール27は、固定部と回転部が非接触なので、接触摺動による摩擦損失を排除することができる。
また、固定部と可動部の間のギャップを軸受隙間よりも広く設定しているため、経年的に劣化することなく使用することができ、定期的な調整または交換作業の保守を軽減できるという効果がある。
また、遊星歯車装置2を用いる車輪駆動装置10では、出力軸外筒11と固定リング5によって第3のラビリンスシール28を構成し、軸受13の側から外部に潤滑油が漏れ出るのを防止している。第3のラビリンスシール28は、固定部と回転部が非接触なので、接触摺動による摩擦損失を排除することができる。さらに外部からの水、泥、砂およびその他の異物の浸入をも防止することができる。
なお、駆動軸シール板21と油切り35の環状突起31、36の突出する方向を、図5に示す方向にしているので、遊星歯車装置2を支持枠4に固定した状態で、太陽歯車18および油切り35を駆動軸39に結合したまま、駆動モータ3を支持枠4から外すことができる。
実施の形態2.
図8は、この発明の実施の形態2に係る遊星歯車装置の第1のラビリンスシールの断面図である。実施の形態2では、第1のラビリンスシール26の駆動軸シール板61と油切り65の対向する部分の形状を変更している。その他の構成は、実施の形態1に係る遊星歯車装置2の構成と同じである。
図8は、この発明の実施の形態2に係る遊星歯車装置の第1のラビリンスシールの断面図である。実施の形態2では、第1のラビリンスシール26の駆動軸シール板61と油切り65の対向する部分の形状を変更している。その他の構成は、実施の形態1に係る遊星歯車装置2の構成と同じである。
実施の形態1と同様に、円環状の駆動軸シール板61の環状突起31が、油切り65の環状溝37に非接触で入り込んでいる。また、駆動軸シール板61の内周突起64(第1の内周突起)と、油切り65の外周突起67(第1の外周突起)とが、間隙をあけて半径方向に対向している。
実施の形態2では、油切り65の第2の環状突起である環状突起66の第1の方向の側に、半径方向内方に凹む第1の外周溝である外周溝68が形成されている。外周溝68は、環状突起66の先端に近い方から第1の方向に、駆動軸39を中心とする外径が小さくなる回転面を有する。駆動軸シール板61の第1の環状溝である環状溝62の内周面は、第1の方向に内径が大きくなる回転面を有する。
環状突起31と66の間に浸入した潤滑油の1部は、油切り65の外周面に付着して外周溝68に流れ込み、残りは環状溝62の内周面に移動する。駆動軸39の回転により油切り65も回転し、外周溝68に流れ込んだ潤滑油は斜面に沿って、内周突起64と外周突起67が対向する隙間部分から遠ざかる方向に飛ばされる。環状溝62に移動した潤滑油と外周溝68から飛ばされた潤滑油は環状溝62の斜面にそって第1の戻し穴である戻し穴63に移動し、潤滑油が封入された遊星歯車装置2の内部に戻される。
実施の形態2では、環状溝62の内周面を内周突起64に向かって内径が増大する回転面とし、油切り65の環状突起66の第1の方向の側に、外周突起67に向かって外径が小さくなる回転面を有する外周溝68を設けている。そのため、環状突起31と66との間に浸入した潤滑油は斜面に沿って移動し、内周突起64と外周突起67が対向する隙間部分からの漏れを防止する。固定部である駆動軸シール板61と、回転部である油切り65が非接触なので、接触摺動による摩擦損失を排除できるという効果が期待できる。
実施の形態3.
図9は、この発明の実施の形態3に係る遊星歯車装置の第1のラビリンスシールの断面図である。実施の形態3では、第1のラビリンスシール26で、駆動軸シール板71と油切り76の対向する部分の形状を変更し、油切り76の第1の方向の側に、背面シール円板78を設けている。その他の構成は、実施の形態1に係る遊星歯車装置2の構成と同じである。
図9は、この発明の実施の形態3に係る遊星歯車装置の第1のラビリンスシールの断面図である。実施の形態3では、第1のラビリンスシール26で、駆動軸シール板71と油切り76の対向する部分の形状を変更し、油切り76の第1の方向の側に、背面シール円板78を設けている。その他の構成は、実施の形態1に係る遊星歯車装置2の構成と同じである。
実施の形態1と同様に、円環状の駆動軸シール板71の環状突起31は、油切り76の環状溝37に間隙をあけて嵌まる。駆動軸シール板71には、環状突起31の外周側に、円周に亘って第2の方向に凹む環状溝72(第1の環状溝)が形成され、油切り76の環状突起36が間隙をあけて嵌まる。環状溝72の外周側に、円周に亘って環状突起31より第1の方向に突出し、第1の方向の側の先端が円周に亘って内周側に延びる内周突起75(第1の内周突起)が形成されている。
実施の形態3では、油切り76の環状突起36の外周側に、円周に亘って半径方向外方に突出する外周突起77(第2の外周突起)が形成されている。外周突起77の第1の方向の側に、第1の方向に外径が小さくなる回転面が形成されている。環状突起36の第1の方向の側に、油切り76の外周に円周に亘って半径方向外方に向かって突出し、駆動軸シール板71の内周突起75に間隙をあけて半径方向に対向する外周突起79(第1の外周突起)が形成されている。外周突起79の外周側先端は、第2の方向の側に、第2の方向に内径が大きくなる回転面を有する。
外周突起79の外周先端を第2の方向に拡大したため、油切り76を一体に成形するより、分割するほうが加工しやすいので、図9では、外周突起79の部分を、背面シール円板78として分割している。油切り76は、外周突起79である背面シール円板78を含む。
駆動軸シール板71には、第1の内周溝である内周溝73の最下部に、第2の方向に貫通する戻し穴74(第1の戻し穴)、が形成されている。環状溝72に続く内周溝73は、実施の形態1より半径方向に内径が大きくなっており、環状溝72に浸入した潤滑油を、内周突起75と背面シール円板78(外周突起79)とが対向する隙間から遠ざけている。内周溝73に飛び散った潤滑油は、戻し穴74から、潤滑油が封入された遊星歯車装置2の内部に戻される。
この実施の形態3では、外周突起77により、環状突起31と環状突起36の間に浸入した潤滑油は、内周突起75から離れた内周溝73の壁面に沿って飛び散る。外周突起77の環状突起36と反対側の面が第2の方向に外径が大きくなる回転面のため、油切り76の外周面に付着した潤滑油も、内周突起75から離れた内周溝73の壁面に飛び散る。さらに、外周突起79(背面シール円板78)の先端部も、第2の方向に内径が大きくなる回転面であり、外周突起79(背面シール円板78)に付着した潤滑油は、内周突起75から離れる方向に飛び散る。これらから、環状突起31と36の間に浸入した潤滑油の、内周突起75と背面シール円板78が対向する隙間部分からの漏れを防止する。固定部である駆動軸シール板71と、回転部である背面シール円板78(外周突起79)が非接触なので、接触摺動による摩擦損失を排除できるという効果が期待できる。
実施の形態4.
図10は、この発明の実施の形態4に係る遊星歯車装置の第2のラビリンスシールの断面図である。実施の形態4に係る遊星歯車装置2は、第2のラビリンスシール27のキャリヤシール板82と遊星キャリヤ81のボス部の対向する部分の形状を変更している。その他の構成は、実施の形態1に係る遊星歯車装置2における第2のラビリンスシール27の構成と同じである。
図10は、この発明の実施の形態4に係る遊星歯車装置の第2のラビリンスシールの断面図である。実施の形態4に係る遊星歯車装置2は、第2のラビリンスシール27のキャリヤシール板82と遊星キャリヤ81のボス部の対向する部分の形状を変更している。その他の構成は、実施の形態1に係る遊星歯車装置2における第2のラビリンスシール27の構成と同じである。
実施の形態1の遊星キャリヤ19と同様に、遊星キャリヤ81に環状突起41、42が形成されている。また、遊星キャリヤ81のボス部に外周溝43が形成されている。円環状のキャリヤシール板82に環状突起44、45および46が形成されていることは、実施の形態1のキャリヤシール板22と同様である。
キャリヤシール板82の円周に亘って第1の方向に突出する環状突起86を含む内周面は、第1の方向に内径が大きくなる回転面である。遊星キャリヤ81のボス部は、外周溝43の第2の方向の側に、半径方向外周面に全周に亘って半径方向内方に凹む第3の外周溝である外周溝83を形成し、第2の外周溝と第3の外周溝との間に第3の外周突起である外周突起84が形成されている。外周溝83の第2の方向の側には、第4の外周突起である外周突起85が形成される。外周突起84の外周面は、キャリヤシール板82の内周面から離隔して、第1の方向に外径が大きくなる回転面を含む。キャリヤシール板82の内周面は、外周溝43の一部、外周突起84、外周溝83および外周突起85に、間隙をあけて対向する。
実施の形態4では、遊星キャリヤ81のボス部に外周溝43、83を設け、外周突起84の先端部がキャリヤシール板82の内周面に沿って第1の方向に外径が大きくなる回転面である。そのため、外周溝43から外周溝83に移動しようとする潤滑油は、遊星キャリヤ81の回転により外周溝43側に戻され、外周溝83に移動した潤滑油も遊星キャリヤ81の回転によりキャリヤシール板82の内周面に飛び散った後に、内周面の回転面に沿って遊星キャリヤ81の外周溝43と環状突起42に戻される。実施の形態4の第2のラビリンスシール27では、遊星キャリヤ81の環状突起42、外周溝43、83、および外周突起84、85と、キャリヤシール板82の内周面、環状突起86、環状溝40および環状突起46とで、第2段のラビリンスシール87を構成する。
実施の形態4の第2のラビリンスシール27は、第1段のラビリンスシール48および第2段のラビリンスシール87により、環状突起41、44、45の間に浸入した潤滑油が、キャリヤシール板82の内周面と遊星キャリヤ81の外周突起85が対向する隙間部分から漏れ出るのを防止する。実施の形態4の第2のラビリンスシール27は、固定部と可動部が非接触の構成となっているため、接触摺動による摩擦損失を排除できるという効果が期待できる。
実施の形態5.
図11は、この発明の実施の形態5に係る遊星歯車装置の第2のラビリンスシールの断面図である。実施の形態5に係る遊星歯車装置2では、キャリヤシール板92と遊星キャリヤ91で構成する第2のラビリンスシール27は、第1段のラビリンスシール102および第2段のラビリンスシール103から構成される。遊星キャリヤ91が中央に第2の方向に突出する円筒状のボス部を有し、ボス部とキャリヤシール板92の内周が間隙をあけて半径方向に対向していることは、実施の形態1および実施の形態4と同様である。
図11は、この発明の実施の形態5に係る遊星歯車装置の第2のラビリンスシールの断面図である。実施の形態5に係る遊星歯車装置2では、キャリヤシール板92と遊星キャリヤ91で構成する第2のラビリンスシール27は、第1段のラビリンスシール102および第2段のラビリンスシール103から構成される。遊星キャリヤ91が中央に第2の方向に突出する円筒状のボス部を有し、ボス部とキャリヤシール板92の内周が間隙をあけて半径方向に対向していることは、実施の形態1および実施の形態4と同様である。
遊星キャリヤ91のボス部には、半径方向外周面に全周に亘って半径方向内方に凹む第2の外周溝である外周溝93が形成されている。ボス部には、外周溝93の第2の方向の側に、半径方向外周面に全周に亘って半径方向内方に凹む第3の外周溝である外周溝94を形成し、半径方向外周面に、外周溝93と外周溝94との間に第3の外周突起である外周突起95を形成し、かつ、ボス部の第2の方向の側に第4の外周突起である外周突起96が形成されている。
円環状のキャリヤシール板92は、遊星キャリヤ91の外周突起95に半径方向に離隔して対向し、半径方向内方に突出する第2の内周突起である内周突起104が形成されている。内周突起104には、円周に亘って第1の方向に突出し、内周面が第1の方向に内径が大きくなる回転面を有する第5の環状突起である環状突起98が形成されている。遊星キャリヤの外周突起95は、半径方向外周面の一部に、キャリヤシール板92の環状突起98の回転面に沿って、第1の方向に外径が大きくなる回転面が形成されている。
キャリヤシール板92には、外周溝94に半径方向に対向する、半径方向外方に凹む第2の内周溝である内周溝100、および、外周突起96に半径方向に離隔して対向し、半径方向内方に突出する内周突起99(第3の内周突起)が形成されている。キャリヤシール板92には、内周溝100の最下部に第1の方向に貫通する戻し穴101(第2の戻し穴)が形成されている。
キャリヤシール板92には、さらに、内周突起104の環状突起98から外周側に離隔して、円周に亘って第1の方向に突出する第6の環状突起である環状突起97、および、遊星キャリヤ91の半径方向外周面から外周側に離隔して、円周に亘って第1の方向に突出し、内周面が遊星キャリヤ91の半径方向外周面に対向する第8の環状突起である環状突起44が形成されている。
キャリヤシール板92の、環状突起97と環状突起98は、第1の方向に遊星キャリヤ91に対向する。キャリヤシール板92の、内周面に第1の方向に内径が増大する回転面が形成されている環状突起98の根元部と内周突起99は、遊星キャリヤ91の外周突起95、96とそれぞれ対向する。
外周突起95、外周突起96、内周突起104、内周突起99、環状突起98、および、環状突起97はそれぞれ、キャリヤ側環状突起である。外周溝93、外周溝94、および、内周溝100はそれぞれ、キャリヤ側環状溝である。第2のラビリンスシール27の第1段のラビリンスシール102は、遊星キャリヤ91の外周部とキャリヤシール板92の環状突起44とで構成される。第2段のラビリンスシール103は、遊星キャリヤ91の外周溝93、94、および、外周突起95、96と、キャリヤシール板92の環状突起97、98、内周突起104、99および内周溝100とで構成される。
この実施の形態5では、遊星キャリヤ91のボス部の外周突起95の外周面の1部が、第1の方向に外径が大きくなる回転面を構成しているため、外周溝93から外周溝94に向かって移動しようとする潤滑油は、遊星キャリヤ91の回転により外周溝93側に戻される。外周溝94に移動した潤滑油は、遊星キャリヤ91の回転によりキャリヤシール板92の内周溝100に飛ばされ、戻し穴101から、潤滑油が封入されている遊星歯車装置2の内部に戻される。
実施の形態5の第2のラビリンスシール27は、第1段のラビリンスシール102および第2段のラビリンスシール103により、遊星キャリヤ91の外周部と環状突起44の間に浸入した潤滑油が、内周突起99と外周突起96が対向する隙間部分から漏れ出るのを防止する。実施の形態5の第2のラビリンスシール27は、固定部と可動部が非接触の構成となっているため、接触摺動による摩擦損失を排除できるという効果が期待できる。実施の形態5では、遊星キャリヤ91には環状突起が無く、構造を簡素化するとともに、加工が容易にできるという効果も期待できる。
以上詳細に説明したように、上記各実施の形態によれば、軸受内筒29の固定リング5側においては、駆動軸シール板を設け、駆動軸39に嵌合された油切りと組み合わせることにより、第1のラビリンスシール26を構成する。軸受内筒29の遊星キャリヤ側においては、キャリヤシール板を設け、遊星キャリヤと組み合わせることにより、第2のラビリンスシール27を構成している。これにより、軸受内筒29と第1のラビリンスシール26と第2のラビリンスシール27に囲まれた領域での、潤滑に寄与する潤滑油の外部への漏れを防止する。第1のラビリンスシール26および第2のラビリンスシール27は、非接触で構成されているために、接触摺動による摩擦損失を排除することができる。また、出力軸外筒11と固定リング5によって第3のラビリンスシール28を構成し、潤滑油の漏れの防止と摩擦損失の排除ができるとともに、外部からの水、泥、砂およびその他の異物の浸入も防止することができる。
なお、第1のラビリンスシール26、および第2のラビリンスシール27の構成に関する上記各実施の形態の構成は、それぞれ単独に適用することができる。また、実施の形態1から実施の形態3のいずれかの第1のラビリンスシール26と、実施の形態1、実施の形態4および実施の形態5のいずれかの第2のラビリンスシール27を、互いに組み合わせて適用することができる。実施の形態1の第3のラビリンスシール28は、いずれの第1のラビリンスシール26および第2のラビリンスシール27とも、組み合わせて用いることができる。
図3に示す車輪駆動装置10および図4に示す車両130には、実施の形態1から実施の形態3のいずれかの第1のラビリンスシール26と、実施の形態1、実施の形態4および実施の形態5のいずれかの第2のラビリンスシール27、および実施の形態1の第3のラビリンスシール28を互いに組み合わせて用いることができる。
この発明は、この発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態および変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明の範囲を限定するものではない。この発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内およびそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。
1 車輪、2 遊星歯車装置、3 駆動モータ、4 支持枠、5 固定リング、10 車輪駆動装置、11 出力軸外筒、12 出力軸端板、13 軸受、14 内歯車、15 遊星歯車、16 遊星歯車軸、17 軸受、18 太陽歯車、19、81、91 遊星キャリヤ、20 遊星軸支持円板、21、61、71 駆動軸シール板 22、82、92 キャリヤシール板、23、24、25 Oリング、26 第1のラビリンスシール、27 第2のラビリンスシール、28 第3のラビリンスシール、29 軸受内筒、31、36、41、42、44、45、46、47、51、52、53、54、55、66、86、97、98 環状突起、32、37、40、50、57、58、59、60、62、72 環状溝、33、63、74、101 戻し穴、34、64、75、99、104 内周突起、35、65、76 油切り、38、67、77、79、84、85、95、96 外周突起、39 駆動軸、43、56、68、83、93、94 外周溝、48、102 第1段のラビリンスシール、49、87、103 第2段のラビリンスシール、73、100 内周溝、78 背面シール円板、130 車両、131 車体、132 懸架装置、133 フレーム。
Claims (8)
- 内歯車、前記内歯車に噛み合う遊星歯車、前記内歯車の中心に位置し前記遊星歯車に噛み合う太陽歯車、前記遊星歯車を前記内歯車および前記太陽歯車に噛み合った状態で回転可能に支持する遊星キャリヤ、前記内歯車を内周面に構成する軸受内筒、前記軸受内筒の外周に同軸に嵌合する軸受、前記軸受の外周に同軸に嵌合する出力軸外筒、ならびに、前記遊星キャリヤを固定し前記出力軸外筒に支持される出力軸端板から構成され、前記軸受内筒の軸方向の一方の第1の方向の側に配置される駆動軸が前記太陽歯車に結合され、前記遊星キャリヤが前記軸方向の他方の第2の方向の側に配置される遊星歯車装置であって、
遊星歯車装置の前記第1の方向の側で、前記太陽歯車に結合される前記駆動軸に嵌合される円環状の油切りと、
前記軸受内筒の前記第1の方向の側で前記軸受内筒の内周に嵌合され、前記駆動軸が挿通され、前記油切りから半径方向に間隙をあけて配置される円環状の駆動軸シール板と、
前記遊星歯車装置の前記第2の方向の側で、前記軸受内筒の内周に嵌合され、中心に前記遊星キャリヤが半径方向に間隙をあけて挿通される円環状のキャリヤシール板と、
を備え、
前記油切りおよび前記駆動軸シール板の一方に、前記駆動軸の周りの円周に亘って突出する駆動軸側環状突起が形成され、他方に前記駆動軸の周りの円周に亘って凹む駆動軸側環状溝が形成され、前記駆動軸側環状突起と前記駆動軸側環状溝から第1のラビリンスシールを構成し、
前記キャリヤシール板および前記遊星キャリヤの一方に、前記遊星キャリヤの軸の周りの円周に亘って突出するキャリヤ側環状突起が形成され、他方に前記遊星キャリヤの軸の周りの円周に亘って凹むキャリヤ側環状溝が形成され、前記キャリヤ側環状突起と前記キャリヤ側環状溝から第2のラビリンスシールを構成する、
遊星歯車装置。 - 前記駆動軸シール板は、
前記駆動軸シール板の内周に円周に亘って前記第1の方向に突出する第1の環状突起、
前記第1の環状突起の外周側に円周に亘って前記第2の方向に凹む第1の環状溝、
前記第1の環状溝の外周に円周に亘って前記第1の環状突起より前記第1の方向に突出し、前記第1の方向の側の先端が円周に亘って内周側に延びる第1の内周突起、および、
前記第1の環状溝の最下部に前記第2の方向に貫通する第1の戻し穴、
が形成され、
前記油切りは、前記駆動軸シール板の内周に間隙をあけて半径方向に対向する円筒部を有し、
前記駆動軸の周りの円周に亘って前記第1の方向に凹み、前記駆動軸シール板の前記第1の環状突起が間隙をあけて嵌まる第2の環状溝、
前記第2の環状溝の外周に円周に亘って前記第2の方向に突出し、前記駆動軸シール板の前記第1の環状溝に間隙をあけて嵌まる第2の環状突起、および、
前記油切りの外周に円周に亘って半径方向外方に向かって突出し、前記駆動軸シール板の前記第1の内周突起に間隙をあけて半径方向に対向する第1の外周突起、
が形成され、
前記第1の環状突起および前記第2の環状突起はそれぞれ、前記駆動軸側環状突起であり、
前記第1の環状溝および前記第2の環状溝はそれぞれ、前記駆動軸側環状溝であって、
前記第1のラビリンスシールは、前記駆動軸シール板の前記第1の環状突起、前記第1の環状溝、および前記第1の内周突起と、前記油切りの前記円筒部、前記第2の環状溝、前記第2の環状突起、および前記第1の外周突起から構成される、
請求項1に記載の遊星歯車装置。 - 前記油切りの前記第2の環状突起の前記第1の方向の側に、前記第1の方向に外径が小さくなる回転面を有し半径方向内方に凹む第1の外周溝が形成され、
前記駆動軸シール板の前記第1の環状溝の内周面は、前記第1の方向に内径が大きくなる回転面を有する、
請求項2に記載の遊星歯車装置。 - 前記油切りは、
前記第2の環状突起の外周側に、円周に亘って半径方向外方に突出し、前記第1の方向の側に前記第1の方向に外径が小さくなる回転面を有する第2の外周突起を含み、
前記油切りの前記第1の外周突起の前記第2の方向の側に、前記第2の方向に内径が大きくなる回転面を有する、
請求項2に記載の遊星歯車装置。 - 前記遊星キャリヤは、中央に前記第2の方向に突出する円筒状のボス部を有し、
前記遊星キャリヤは、前記ボス部の半径方向外周面に全周に亘って半径方向内方に凹む第2の外周溝、前記ボス部の外周面から離隔して円周に亘って前記第2の方向に突出する第3の環状突起、および、前記第3の環状突起より外周側で円周に亘って前記第2の方向に突出する第4の環状突起が形成され、
前記キャリヤシール板は、前記遊星キャリヤの前記第3の環状突起より内周側に離隔して、円周に亘って前記第1の方向に突出する第5の環状突起、前記第3の環状突起より外周側でかつ前記第4の環状突起より内周側で、前記第5の環状突起との間に第3の環状溝を形成して前記第3の環状突起を間隙をあけて挟むように円周に亘って前記第1の方向に突出する第6の環状突起、前記第6の環状突起より外周側でかつ前記第4の環状突起より内周側に離隔して、円周に亘って前記第1の方向に突出する第7の環状突起、および、前記第4の環状突起より外周側で、前記第7の環状突起とで第4の環状溝を形成して前記第4の環状突起を間隙をあけて挟むように円周に亘って前記第1の方向に突出する第8の環状突起、が形成され、
前記第3の環状突起および前記第4の環状突起はそれぞれ、前記キャリヤ側環状突起であり、
前記第3の環状溝および前記第4の環状溝はそれぞれ、前記キャリヤ側環状溝であって、
前記第2のラビリンスシールは、前記遊星キャリヤの前記第2の外周溝、前記第3の環状突起、および前記第4の環状突起と、前記キャリヤシール板の前記第5の環状突起、前記第3の環状溝、前記第6の環状突起、前記第7の環状突起、前記第4の環状溝および前記第8の環状突起から構成される、
請求項1から4のいずれか1項に記載の遊星歯車装置。 - 前記キャリヤシール板の内周面は、前記第1の方向に内径が大きくなる回転面であり、
前記遊星キャリヤのボス部は、前記第2の外周溝の前記第2の方向の側に、前記ボス部の半径方向外周面に全周に亘って半径方向内方に凹む第3の外周溝、および、前記第2の外周溝と前記第3の外周溝との間に全周に亘って半径方向外方に突出する第3の外周突起が形成され、
前記第3の外周突起の外周面は、前記キャリヤシール板の内周面から離隔して、前記第1の方向に外径が大きくなる回転面を含む、
請求項5に記載の遊星歯車装置。 - 前記遊星キャリヤは、中央に前記第2の方向に突出する円筒状のボス部を有し、
前記ボス部は、半径方向外周面に
全周に亘って半径方向内方に凹む第2の外周溝、
前記第2の外周溝の前記第2の方向の側に、全周に亘って半径方向内方に凹む第3の外周溝、
前記第2の外周溝と前記第3の外周溝との間に半径方向外方に向かって突出する第3の外周突起、および、
前記第3の外周溝の前記第2の方向の側に半径方向外方に向かって突出する第4の外周突起、
が形成され、
前記キャリヤシール板は、
前記第3の外周突起に半径方向に離隔して対向し、半径方向内方に突出する第2の内周突起、
前記第3の外周溝に半径方向に対向する、半径方向外方に凹む第2の内周溝、
前記第4の外周突起に半径方向に離隔して対向し、半径方向内方に突出する第3の内周突起、
前記第2の内周突起の内周端部に、円周に亘って前記第1の方向に突出し、内周面が前記第1の方向に内径が大きくなる回転面を有する第5の環状突起、
前記第5の環状突起から外周側に離隔して、円周に亘って前記第1の方向に突出する第6の環状突起、
前記遊星キャリヤの半径方向外周面から外周側に離隔して、円周に亘って前記第1の方向に突出し、内周面が前記遊星キャリヤの半径方向外周面に対向する第8の環状突起、および、
前記第2の内周溝の最下部に前記第1の方向に貫通する第2の戻し穴、
が形成され、
前記遊星キャリヤの前記第3の外周突起は、半径方向外周面の一部に前記第5の環状突起の回転面に沿う回転面が形成され、
前記第3の外周突起、前記第4の外周突起、前記第2の内周突起、前記第3の内周突起、前記第5の環状突起、および、前記第6の環状突起はそれぞれ、前記キャリヤ側環状突起であり、
前記第2の外周溝、前記第3の外周溝、および、前記第2の内周溝はそれぞれ、前記キャリヤ側環状溝であって、
前記第2のラビリンスシールは、前記遊星キャリヤの前記第3の外周突起、前記第4の外周突起、前記第2の外周溝、前記第3の外周溝、および、前記外周面と、前記キャリヤシール板の前記第2の内周突起、前記第3の内周突起、前記内周溝、前記第5の環状突起、前記第6の環状突起および前記第8の環状突起と、から構成される、
請求項1から4のいずれか1項に記載の遊星歯車装置。 - 請求項1から7のいずれか1項に記載の遊星歯車装置と、
前記出力軸外筒の外周に回り止め嵌合される車輪と、
前記軸受内筒の軸方向の前記第1の方向の端部を前記第1の方向の側で固定し、前記駆動軸が挿通される固定リングと、
前記固定リングを前記第1の方向の側で固定支持する支持枠と、
を備え、
前記出力軸外筒は、前記第1の方向の側で前記固定リングに軸方向に対向する面に、前記遊星歯車装置の軸の周りの円周に亘って、前記第1の方向に突出する外筒環状突起、および、前記外筒環状突起の外周側に円周に亘って前記第2の方向に凹む外筒環状溝が形成され、
前記固定リングの前記出力軸外筒に軸方向に対向する面に、前記遊星歯車装置の軸の周りの円周に亘って前記第2の方向に突出し、前記外筒環状溝に間隙をあけて嵌まる固定リング環状突起、前記固定リング環状突起の内周側に円周に亘って前記第1の方向に凹み、前記外筒環状突起が間隙をあけて嵌まる固定リング環状溝、および、前記固定リング環状突起の半径方向外周側の半径方向外周面で、前記固定リング環状突起より前記第1の方向の側に全周に亘って半径方向内方に凹む固定リング外周溝が形成され、
前記外筒環状突起および前記外筒環状溝と、前記固定リング環状突起、前記固定リング環状溝および前記固定リング外周溝とで、第3のラビリンスシールを構成する、
車輪駆動装置。
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