WO2018164151A1

WO2018164151A1 - 車輪駆動装置及び車輪駆動装置のシリーズ

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Publication number: WO2018164151A1
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Inventors: 文捷林; 真吾岩▲崎▼
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2017-03-09
Filing date: 2018-03-06
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Abstract

駆動源から伝達される回転を減速する減速機構と、減速機構で減速された回転が伝達される筒状の出力部材２４と、出力部材２４に外嵌されるベースバンド２６と、ベースバンド２６に取り付けられるタイヤ２８と、を備える車輪駆動装置であって、出力部材２４の外周面とベースバンド２６の内周面とにはテーパ面５０、５２が設けられ、ベースバンド２６は、出力部材２４との間で互いのテーパ面５０、５２を接触させた状態で締まり嵌めにより出力部材２４に外嵌される。

Description

車輪駆動装置及び車輪駆動装置のシリーズ

　本発明は、車輪駆動装置及び車輪駆動装置のシリーズに関する。

　従来より、搬送台車等の車輪を駆動する車輪駆動装置として、減速機構が内部に組み込まれたものが知られている。たとえば、特許文献１には、減速機構から回転が伝達される回転体と、その回転体の外周側に嵌められたタイヤとを備える車輪駆動装置が開示されている。

特開２０１２－７１８１０号公報

　特許文献１の車輪駆動装置では、回転体の外周面に軸方向に平行な階段状の嵌着面を設け、その嵌着面の外側にタイヤのホイールを嵌めた構造を採用している。本発明者が検討したところ、この構造では、回転体の嵌着面とホイールとの間でフレッティング摩耗が生じ易くなるという知見を得た。フレッティング摩耗は不具合の原因となるため、その対策が望まれる。

　本発明のある態様は、こうした状況に鑑みてなされ、その目的の１つは、フレッティング摩耗への対策を図れる車輪駆動装置を提供することにある。

　本発明のある態様は車輪駆動装置に関し、駆動源から伝達される回転を減速する減速機構と、前記減速機構で減速された回転が伝達される筒状の出力部材と、前記出力部材に外嵌されるベースバンドと、前記ベースバンドに取り付けられるタイヤと、を備える車輪駆動装置であって、前記出力部材の外周面と前記ベースバンドの内周面とにはテーパ面が設けられ、前記ベースバンドは、前記出力部材との間で互いのテーパ面を接触させた状態で締まり嵌めにより前記出力部材に外嵌される。

　本発明によれば、フレッティング摩耗への対策を図れる車輪駆動装置を提供できる。

第１実施形態の車輪駆動装置を示す正面断面図である。図１の一部の拡大図である。第１実施形態の第２車輪駆動装置の正面断面図である。図４（ａ）は、第１車輪駆動装置の一部の拡大図であり、図４（ｂ）は、第２車輪駆動装置の一部の拡大図である。第２実施形態の車輪駆動装置の一部を示す拡大断面図である。

　以下、実施形態、変形例では、同一の構成要素に同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、各図面では、説明の便宜のため、構成要素の一部を適宜省略したり、構成要素の寸法を適宜拡大、縮小して示す。

　まず、本実施形態の車輪駆動装置を想到するに到った背景から説明する。本実施形態の車輪駆動装置は、減速機構の回転が伝達される筒状の出力部材と、出力部材に外嵌されるベースバンドと、ベースバンドに取り付けられるタイヤとを備える。この種の車輪駆動装置において、出力部材とベースバンドの接触面でフィッティング摩耗が生じてしまうと、摩耗粉により周辺環境の汚損を招く。これは、クリーンルーム等のクリーン性が要求される環境下で車輪駆動装置を用いる場合に問題となる。

　また、この種の車輪駆動装置では、タイヤが経年的に摩耗するため、タイヤの交換を目的として、出力部材からベースバンドを取り外す場合がある。この場合に、出力部材とベースバンドの接触面でフィッティング摩耗が生じてしまうと、摩耗粉により出力部材とベースバンドが固着してしまい、出力部材からベースバンドを取り外し不能になり得る。

　このように、出力部材とベースバンドの間で生じるフィッティング摩耗は不具合の原因となる。この対策として、本実施形態の車輪駆動装置では、締まり嵌めにより出力部材にベースバンドを外嵌させている。これにより、ベースバンドや出力部材が微振動したときでも、両者の接触面を密着させた状態を維持できる。よって、この微振動に伴う接触面の相対変位を抑制でき、その相対変位に伴うフレッティング摩耗の発生を防止できる。

　また、本実施形態の車輪駆動装置では、ベースバンドと出力部材にテーパ面を設け、互いのテーパ面を接触させた状態で出力部材にベースバンドを外嵌させている。これにより、出力部材に対するベースバンドの組み付け性を良好にしつつ、十分な締め代を持った締まり嵌めを実現でき、フレッティング摩耗への対策を効果的に図れる。以下、この車輪駆動装置の詳細を説明する。

（第１の実施の形態）
　図１は、第１実施形態の車輪駆動装置１０を示す正面断面図である。本実施形態の車輪駆動装置１０は、搬送台車の車体１２に組み付けられ、搬送台車のタイヤ２８の駆動に用いられる。本実施形態の搬送台車は有軌道台車であり、本実施形態のタイヤ２８は床面に敷設されたレール１６の走行面１６ａ上を走行する。以下、タイヤ２８の回転中心線Ｌａに沿った方向を車輪駆動装置１０の軸方向Ｘとする。また、その回転中心線Ｌａを中心とする円の円周方向、半径方向を、単に「周方向」、「径方向」とする。

　車輪駆動装置１０は、主に、減速機構１８と、キャリア２０、２２と、出力部材２４と、ベースバンド２６と、タイヤ２８とを備える。

　減速機構１８は、駆動源から伝達される回転を減速可能である。本実施形態での駆動源は、モータであるが、これに限定されず、モータと減速装置が一体化されたギヤモータ、エンジン等でもよい。本実施形態の減速機構１８は偏心揺動型減速機構である。減速機構１８は、主に、入力軸３０と、偏心体３２と、外歯歯車３４と、偏心体軸受３６と、内歯歯車３８とを有する。

　入力軸３０には、車体１２から車幅方向外側に突出する駆動源の出力軸４０が接続され、その出力軸４０から出力される回転が入力される。

　偏心体３２は、入力軸３０と一体的に回転可能に設けられる。偏心体３２は、軸方向Ｘに間を置いて複数設けられる。

　外歯歯車３４は、複数の偏心体３２のそれぞれに対応して個別に設けられる。外歯歯車３４は、偏心体軸受３６を介して対応する偏心体３２に支持される。外歯歯車３４は、対応する偏心体３２によって、自らの軸心が回転中心線Ｌａ周りを回転するように揺動させられる。

　内歯歯車３８には、外歯歯車３４が内接噛合している。本実施形態の内歯歯車３８は、出力部材２４の内周部に支持される複数の外ピン３８ａと、複数の外ピン３８ａのそれぞれに回転自在に支持される複数の外ローラ３８ｂとを有する。複数の外ローラ３８ｂのそれぞれは内歯歯車３８の内歯を構成する。内歯歯車３８の内歯数（外ローラ３８ｂの数）は、本実施形態において、外歯歯車３４の外歯数より一つ多い。

　キャリア２０、２２には、外歯歯車３４より車体側に配置される内側キャリア２０と、外歯歯車３４より反車体側に配置される外側キャリア２２とが含まれる。本明細書での車体側とは軸方向Ｘの車体１２側をいい、反車体側とは車体１２とは軸方向Ｘの反対側をいう。

　キャリア２０、２２には径方向の中央部を貫通する貫通穴４２が形成される。貫通穴４２の内周側には入力軸軸受４４が配置され、キャリア２０、２２は入力軸軸受４４を介して入力軸３０を回転自在に支持する。本実施形態の入力軸軸受４４は玉軸受等の転がり軸受けである。

　出力部材２４は、全体として筒状をなし、鋼材等の金属を用いて構成される。出力部材２４の内周側には、減速機構１８やキャリア２０、２２が配置される。出力部材２４には、減速機構１８で減速された回転が伝達される。本実施形態の出力部材２４は、減速機構１８のケーシングを兼ねており、その内周部には減速機構１８の内歯歯車３８が設けられる。

　出力部材２４とキャリア２０、２２の間には主軸受４６が配置される。本実施形態の主軸受４６は、ローラ軸受等の転がり軸受けである。キャリア２０、２２は、後述する車輪カバー５６を介して車体１２に接続され、主軸受４６を介して出力部材２４を回転自在に支持する支持部材として機能する。

　図２は、図１の一部の拡大図である。ベースバンド２６は、出力部材２４の外周側に配置され、出力部材２４に外嵌される。ベースバンド２６は、全体として筒状をなし、鋼材等の金属を用いて構成される。ベースバンド２６の内周部には軸方向Ｘの両側に開口端４８が形成される。出力部材２４は、ベースバンド２６の開口端４８より軸方向Ｘの内側に収まるように設けられる。ベースバンド２６は、後述のように、締まり嵌めにより出力部材２４に外嵌されることで出力部材２４と一体化される。

　タイヤ２８は、ベースバンド２６の外周部に接着等により取り付けられる。タイヤ２８は、ベースバンド２６より軟質な軟質素材を用いて構成される。この一例を挙げると、タイヤ２８は、ウレタンゴム等の弾性体を用いて構成される。

　以上の減速機構１８の動作を説明する。駆動源の回転が出力軸４０から入力軸３０に伝達されると入力軸３０が回転する。入力軸３０が回転すると、入力軸３０の回転が減速機構１８で減速されて出力部材２４に伝達される。出力部材２４に減速機構１８から回転が伝達されると、出力部材２４に一体化されているベースバンド２６とともにタイヤ２８が回転することで、タイヤ２８が走行面１６ａ上を走行する。

　本実施形態の減速機構１８では、入力軸３０が回転すると、入力軸３０とともに偏心体３２が回転中心線Ｌａ周りに回転する。偏心体３２がその回転中心線Ｌａ周りに回転すると、外歯歯車３４の軸心がその回転中心線Ｌａ周りを回転するように外歯歯車３４が揺動する。外歯歯車３４が揺動すると、外歯歯車３４と内歯歯車３８の噛合位置が順次ずれる。この結果、内歯歯車３８は、入力軸３０が一回転する毎に、外歯歯車３４との歯数差に相当する分、外歯歯車３４に対して相対回転（自転）し、その自転成分を出力部材２４に伝達する。このとき、入力軸３０の回転は、外歯歯車３４と内歯歯車３８の歯数差に応じた減速比で減速されて、内歯歯車３８から出力部材２４に伝達される。

　ここで、本実施形態の出力部材２４の外周面には外周テーパ面５０が設けられる。ベースバンド２６の内周面には出力部材２４の外周テーパ面５０と径方向に対向する内周テーパ面５２が設けられる。外周テーパ面５０や内周テーパ面５２は、軸方向Ｘの一方側から他方側に向かうにつれて外径又は内径が縮径するように形成される。本実施形態の外周テーパ面５０や内周テーパ面５２は、軸方向Ｘの車体側（図２中の右側）から反車体側（図２中の左側）に向かうにつれて縮径するように形成される。以下、軸方向Ｘのうちテーパ面５０、５２が縮径する方向を縮径方向Ｐａといい、テーパ面５０、５２が拡径する方向を拡径方向Ｐｂという。

　外周テーパ面５０と内周テーパ面５２は、軸方向Ｘでの距離の変化に対して径が線形に（直線的に）変化する線形テーパである。外周テーパ面５０と内周テーパ面５２のテーパ率は同じ大きさに設定される。ここでのテーパ率とは、軸方向Ｘでの距離の変化に対する径の変化率を意味する。また、内周テーパ面５２は、外周テーパ面５０より軸方向寸法が大きくなるように設定される。ここでの軸方向寸法とは軸方向Ｘに沿った寸法をいう。なお、本明細書での「同じ」とは、完全に同じである場合の他に、ほぼ同じである場合も含まれる。

　ベースバンド２６は、出力部材２４との間で互いのテーパ面５０、５２を接触させた状態で締まり嵌めにより出力部材２４に外嵌されている。これは、出力部材２４とベースバンド２６が径方向での締め代を持ってベースバンド２６が出力部材２４に外嵌されていることを意味する。出力部材２４とベースバンド２６が径方向に弾性変形した状態でベースバンド２６が出力部材２４に外嵌されているとも捉えられる。この締まり嵌めを用いた嵌め合いにより、ベースバンド２６は、出力部材２４との間で互いのテーパ面５０、５２を密着させた状態で出力部材２４に一体化される。

　ベースバンド２６は、出力部材２４の軸方向両側の端面部２４ａより軸方向Ｘ外側に位置するように設けられる。つまり、出力部材２４は、軸方向Ｘの全長に亘り、ベースバンド２６により径方向外側から覆われる。ベースバンド２６は、その縮径方向Ｐａ側の一端部（内径が小さい方の端部）から径方向内周側に延在するフランジ部２６ａを有する。ベースバンド２６のフランジ部２６ａは、出力部材２４の縮径方向Ｐａ側の端面部２４ａと軸方向Ｘから見たときに重なる位置に配置される。

　ベースバンド２６のフランジ部２６ａと出力部材２４の縮径方向Ｐａ側の端面部２４ａとはボルトＢ１により締結される。ボルトＢ１の軸部は、フランジ部２６ａに形成される挿通孔２６ｂに挿通されるとともに、出力部材２４の端面部２４ａに形成される雌ねじ孔２４ｂにねじ込まれる。ベースバンド２６のフランジ部２６ａと出力部材２４の端面部２４ａの間には隙間５４が形成される。

　以上の車輪駆動装置１０では、前述の通り、締まり嵌めによりベースバンド２６を出力部材２４に外嵌させている。よって、微振動に伴う内周テーパ面５２と外周テーパ面５０の相対変位を抑制でき、その相対変位に伴うフレッティング摩耗の発生を防止できる。

　特許文献１の構造では、回転体とホイールの接触面が軸方向に平行である。よって、締まり嵌めによりホイールを回転体に外嵌するとなると、回転体の外径よりホイールの内径を小さくした状況のもと、回転体にホイールを組み付けることになり、ホイールの組み付け性に問題がある。また、特許文献１の構造のもとでは、回転体とホイールの締め代を事後的に調整できない。これらが相まって、良好な組み付け性を得つつフレッティング摩耗の防止に要する所要の締め代の確保が困難である。

　これに対して、本実施形態のベースバンド２６は、出力部材２４との間で互いのテーパ面５０、５２を接触させた状態で出力部材２４に外嵌される。よって、ベースバンド２６の内周テーパ面５２の内周側に出力部材２４の外周テーパ面５０を配置した状態で、ベースバンド２６と出力部材２４に軸方向Ｘでの締め付け力を付与することで、ベースバンド２６と出力部材２４が締まり嵌めされた状態を容易に実現できる。このため、出力部材２４に対するベースバンドの組み付け性が良好である。なお、ここでの軸方向Ｘでの締め付け力とは、出力部材２４とベースバンド２６を軸方向Ｘで互いに近づける方向に付与される力をいう。

　また、ベースバンド２６と出力部材２４に付与される軸方向Ｘでの締め付け力の大きさを調整することで、ベースバンド２６と出力部材２４の径方向での締め代を調整できる。よって、ベースバンド２６と出力部材２４に付与される締め付け力の調整を通じて、フレッティング摩耗の防止に要する所要の締め代を容易に確保できる。これらが相まって、本実施形態の車輪駆動装置１０によれば、フレッティング摩耗への対策を効果的に図れる。

　また、ベースバンド２６のフランジ部２６ａと出力部材２４の端面部２４ａとがボルトＢ１により締結されている。よって、ボルトＢ１の締め付けトルクの管理といった簡易な手法を通じてベースバンド２６と出力部材２４の間での軸方向Ｘでの締め付け力を管理でき、フレッティング摩耗の防止に要する所要の締め代を容易に確保できる。なお、ボルトＢ１の締め付けトルクは、トルクレンチ等を用いて管理できる。

　また、ベースバンド２６のフランジ部２６ａと出力部材２４の端面部２４ａとの間には隙間５４が形成されている。この隙間５４の軸方向寸法は、ベースバンド２６と出力部材２４の間での締め代が大きくなるに従って減少する。よって、この隙間５４の軸方向寸法の目視による管理を通じて、ベースバンド２６と出力部材２４の間での締め代を容易に把握できる。

　ここで、出力部材２４とベースバンド２６に付与される軸方向Ｘの締め付け力（以下、単に「締め付け力」ともいう）は、次の条件を満たすように設定されていてもよい。これは、出力部材２４とベースバンド２６の径方向の締め代、あるいは、ボルトＢ１の締め付けトルクに関して、次の条件を満たすように設定していると言うこともできる。ベースバンド２６に付与される荷重であって、ベースバンド２６が回転し始めるために必要な荷重をベースバンド２６の起動荷重［ｋｇｆ］という。

　このとき、ベースバンド２６等の締め付け力は、減速機構１８と駆動源の動力伝達経路を切り離した条件のもと、ベースバンド２６の起動荷重が４ｋｇｆ以上１０ｋｇｆ以下となるように設定されると好ましい。この数値条件は、本発明者の実験的な検討結果に基づき設定している。減速機構１８と駆動源の間の動力伝達経路を切り離すのは、ベースバンド２６の起動荷重を考慮するにあたり、駆動源の回転抵抗を除外するためである。この動力伝達経路の切り離しは、駆動源の出力軸４０から減速機構１８の入力軸３０を取り外すことで実現される。本実施形態では、ボルトＢ１の締め付けトルクを管理することで、前述の起動荷重の範囲を満たす締め付け力に設定する。

　ベースバンド２６の起動荷重４ｋｇｆ未満の場合、ベースバンド２６等の締め付け力が不足し、出力部材２４の締め代が不足する。これに伴い、出力部材２４の内周側で軸方向Ｘに間を置いて配置される一対の軸受の両方に十分な予圧が付与されず、それら軸受の寿命の低下が懸念される。ここでの「一対の軸受」とは、本実施形態でいえば、たとえば、車体側の主軸受４６と反車体側の主軸受４６をいう。

　ベースバンド２６の起動荷重が１０ｋｇｆ超の場合、ベースバンド２６等の締め付け力が過剰となり、出力部材２４の締め代が過剰になる。これに伴い、減速機構１８のバックラッシュが過度に小さくなったり、出力部材２４の内周側に配置される軸受の予圧が過剰となり、回転体の回転抵抗が過度に大きくなる恐れがある。ここでの回転体とは、外歯歯車３４、内歯歯車３８、主軸受４６等である。回転体の回転抵抗が過度に大きくなると、減速機構１８に負荷を付与しない状況下での特性（以下、無負荷特性という）の大幅な変化が悪影響として懸念される。

　ベースバンド２６の起動荷重が前述の条件を満たしている場合、減速機構１８の無負荷特性や軸受への悪影響の発生を防止しつつ、ベースバンド２６と出力部材２４の締まり嵌めを実現できる。

　ベースバンド２６の起動荷重の測定方法を説明する。まず、プッシュプルゲージをフランジ部２６ａがある側のベースバンド２６の軸方向Ｘの端面部に取り付ける。次に、タイヤ２８の回転軸線Ｌａを中心とする円の接線方向に向かって、ベースバンド２６の端面部２４ａをプッシュプルゲージを介して引っ張る。このとき、タイヤ２８は走行面１６ａから離しておき、タイヤ２８に負荷が付与されないようにする。ベースバンド２６が回転し始めたら、プッシュプルゲージを引っ張り始めてからベースバンド２６が回転し始めるまでの間でプッシュプルゲージにより測定された最大引張荷重をベースバンド２６の起動荷重とする。

　なお、本実施形態の車輪駆動装置１０は、ボルトＢ１の緩みを規制するための緩み止め機構５５を備える。本実施形態の緩み止め機構５５は、ボルトＢ１の頭部とベースバンド２６のフランジ部２６ａとの間に介装される緩み止めワッシャである。これにより、ボルトＢ１の締め付け力の経年的な変化を防止でき、ベースバンド２６の起動荷重を長期に亘り確保できる。緩み止め機構５５は、この他にも、緩み止めボルト等でもよい。

　次に、車輪駆動装置１０の他の特徴を説明する。
　図１を参照する。車輪駆動装置１０は、ベースバンド２６やタイヤ２８を覆う車輪カバー５６を備える。車輪カバー５６には、ベースバンド２６やタイヤ２８が下向きに突き出る開口部５６ａが形成される。車輪カバー５６は、車体１２に不図示のボルトにより組み付けられる内側カバー部材５８と、不図示のボルトにより内側カバー部材５８に着脱可能に取り付けられる外側カバー部材６０とを有する。

　内側カバー部材５８は、ベースバンド２６やタイヤ２８を軸方向Ｘの拡径方向Ｐｂから覆う内側サイドカバー部５８ａを有する。内側サイドカバー部５８ａには、内側キャリア２０がキャリアボルトＢ３により固定される。本実施形態の内側カバー部材５８は、この他にも、タイヤ２８やベースバンド２６を外周側から覆う外周カバー部５８ｂを有する。

　外側カバー部材６０は、タイヤ２８やベースバンド２６を軸方向Ｘの縮径方向Ｐａから覆う外側サイドカバー部６０ａを有する。外側サイドカバー部６０ａには、外側キャリア２２が嵌め合いにより固定される。

　外側カバー部材６０を内側カバー部材５８から取り外した状態にあるとき、タイヤ２８やベースバンド２６に対して軸方向Ｘの縮径方向Ｐａに車輪カバー５６の一部が存在しない状況になる。よって、この状態にあるとき、タイヤ２８やベースバンド２６に対して縮径方向Ｐａにある空間を作業空間として、タイヤ２８やベースバンド２６の交換作業をできる。

　なお、外側カバー部材６０は、車輪駆動装置１０を車体１２に組み付けた状態のまま、内側カバー部材５８から取り外し可能である。また、内側カバー部材５８から外側カバー部材６０を取り外したとき、車輪駆動装置１０を車体１２に組み付けた状態のまま、出力部材２４やベースバンド２６に対してボルトＢ１を脱着可能である。また、出力部材２４やベースバンド２６からボルトＢ１を取り外したとき、車輪駆動装置１０を車体１２に組み付けた状態のまま、出力部材２４に対してベースバンド２６を脱着可能である。

　出力部材２４の内周側には減速機構１８を収納する収納空間６２が形成される。収納空間６２は、複数の封止部材６４ａ～６４ｄを用いて封止される。この封止部材６４ａ～６４ｄで封止された収納空間６２には潤滑剤（不図示）が封入される。

　封止部材６４ａ～６４ｄには、出力部材２４とキャリア２０、２２の間に介装される外周側オイルシール６４ａと、外側キャリア２２の貫通穴４２を塞ぐシールキャップ６４ｂと、内側キャリア２０の貫通穴４２を塞ぐ軸カバー６４ｃ及び内周側オイルシール６４ｄとが含まれる。外周側オイルシール６４ａは、出力部材２４とキャリア２０、２２の間で主軸受４６より外部空間寄りの箇所に配置される。軸カバー６４ｃは、入力軸軸受４４より車体側に配置され、入力軸３０が軸方向Ｘに貫通している。内周側オイルシール６４ｄは、軸カバー６４ｃと入力軸３０の間に介装される。

　このように、封止部材６４ａ～６４ｄは、出力部材２４とキャリア２０、２２の間やキャリア２０、２２の貫通穴４２の内周側に配置され、キャリア２０、２２と車輪カバー５６の間には配置されない。よって、車輪カバー５６の外側カバー部材６０を内側カバー部材５８から取り外したとき、出力部材２４の内周側の収納空間６２が封止部材６４ａ～６４ｄにより封止された状態を維持できる。これにより、減速機構１８の分解や潤滑剤の出し入れを伴うことなく、タイヤ２８を交換できる。

　次に、車輪駆動装置１０のシリーズを説明する。なお、以下に説明する車輪駆動装置１０のシリーズ（製品群）の発明は、車輪駆動装置１０のシリーズの製造方法の発明や、車輪駆動装置１０のシリーズの設計方法（構築方法）の発明と捉えることもできる。

　車輪駆動装置１０のタイヤ２８の外径は、車輪駆動装置１０の納入先からの要求等に応じて、様々な大きさになり得る。このようにタイヤ２８の外径が異なる複数の車輪駆動装置１０の間では、管理労力の削減を図る観点から、できる限り管理項目の共通化が望まれる。本実施形態の車輪駆動装置１０のシリーズは、このような背景のもとでなされている。

　車輪駆動装置のシリーズは、第１車輪駆動装置１０－Ａと、第２車輪駆動装置１０－Ｂとを備える。第１車輪駆動装置１０－Ａは、図１、図２を用いて説明した車輪駆動装置である。図３は、第２車輪駆動装置１０－Ｂの正面断面図である。第２車輪駆動装置１０－Ｂは、第１車輪駆動装置１０－Ａと多くの点で同様の構成要素を備える。以下、第１車輪駆動装置１０－Ａと第２車輪駆動装置１０－Ｂで同様の構成要素は同じ名称を用いて説明する。第１車輪駆動装置１０－Ａと第２車輪駆動装置１０－Ｂで同様の構成要素を区別するときは、名称の冒頭に「第１、第２」と付し、符号の末尾に「－Ａ、－Ｂ」と付すことで区別する。

　第２車輪駆動装置１０－Ｂは、主に、第２減速機構１８－Ｂと、第２キャリア２０－Ｂ、２２－Ｂと、第２出力部材２４－Ｂと、第２ベースバンド２６－Ｂと、第２タイヤ２８－Ｂとを備える。第２減速機構１８－Ｂ、第２キャリア２０－Ｂ、２２－Ｂのそれぞれは、第１車輪駆動装置１０－Ａの第１減速機構１８－Ａ、第１キャリア２０－Ａ、２２－Ａと共通したものが用いられる。ここでの「共通」とは、第１車輪駆動装置１０－Ａと第２車輪駆動装置１０－Ｂとの間で、言及しているハードウェア要素（ここでは減速機構、キャリア）の構成部品の形状、寸法は勿論のこと、その構成部品の素材も含めて同じであることを意味する。

　第２車輪駆動装置１０－Ｂは、第２出力部材２４－Ｂの内周側に配置される他の内部部品も、第１出力部材２４－Ａの内周側に配置される他の内部部品と共通したものが用いられる。ここでの他の内部部品とは、入力軸軸受４４、主軸受４６、オイルシール６４ａ、６４ｄ、シールキャップ６４ｂ、軸カバー６４ｃ等である。これにより、第１車輪駆動装置１０－Ａと第２車輪駆動装置１０－Ｂとの間で、管理すべき部品点数を削減できる。

　図４（ａ）は、第１車輪駆動装置１０－Ａの一部の拡大図であり、図４（ｂ）は、第２車輪駆動装置１０－Ｂの一部の拡大図である。第２出力部材２４－Ｂは、軸方向Ｘの全範囲で第１出力部材２４－Ａより厚みが大きい。ここでの厚みとは径方向に沿った寸法をいう。また、第２出力部材２４－Ｂは、第１出力部材２４－Ａとの間で、内周部及び外周部の形状及び軸方向寸法が同じである。第１出力部材２４－Ａと第２出力部材２４－Ｂの内周部の形状及び軸方向寸法が同じであるというのは、これらの間で外周テーパ面５０のテーパ率、軸方向寸法が同じであるということでもある。第２出力部材２４－Ｂの内周部は、第１出力部材２４－Ａとの間で径方向寸法も同じである。また、第２出力部材２４－Ｂは、第１出力部材２４－Ａとの間で全体の軸方向寸法や素材も同じである。ここでの「形状が同じ」とは、軸方向Ａに沿った切断面での輪郭が同じであることを意味する。

　第２ベースバンド２６－Ｂは、軸方向Ｘの全範囲で第１ベースバンド２６－Ａより厚みが大きい。また、第２ベースバンド２６－Ｂは、第１ベースバンド２６－Ａとの間で、内周部及び外周部の形状及び軸方向寸法が同じである。第１ベースバンド２６－Ａと第２ベースバンド２６－Ｂの内周部の形状及び軸方向寸法が同じであるというのは、これらの間で内周テーパ面５２のテーパ率、軸方向寸法が同じであるということでもある。また、第２出力部材２４－Ｂは、第１出力部材２４－Ａとの間で全体の軸方向寸法や素材が同じである。

　第２タイヤ２８－Ｂは、第１タイヤ２８－Ａより大きい外径である。また、第２タイヤ２８－Ｂは、第１タイヤ２８と走行抵抗を合わせるため、第１タイヤ２８と同じ厚みである。また、第２タイヤ２８－Ｂは、第１タイヤ２８との間で全体の形状及び軸方向寸法や素材が同じである。

　ここで、前述の通り、減速機構１８に関して所望の特性を得るためには、所要のベースバンド２６の起動荷重を得られるように、ベースバンド２６等の締め付け力の管理を要する。複数の車輪駆動装置の間で管理項目の共通化を図るうえでは、この締め付け力の共通化が望まれる。

　このような背景のもと、前述のような、複数の車輪駆動装置の間で外径が異なるタイヤ２８を用いる場合を考える。この場合に、第２車輪駆動装置１０－Ｂの第２タイヤ２８－Ｂの外径の増加に合わせて、第２ベースバンド２６－Ｂの外径が増加するように第２ベースバンド２６－Ｂの厚みを増加させるケースを考える。本実施形態では第２タイヤ２８－Ｂと第１タイヤ２８－Ａで厚みを同じにしていることに合わせて、このように第２ベースバンド２６－Ｂの外径が増加するように第２ベースバンド２６－Ｂの厚みを増加させている。

　このケースにおいて、複数の車輪駆動装置の間で出力部材も共通化するとなると、第２ベースバンド２６－Ｂの厚みのみ増加させて、第２出力部材２４－Ｂは第１出力部材２４－Ａと同じ厚みにすることになる。このとき、第１ベースバンド２６－Ａと比べて第２ベースバンド２６－Ｂの剛性が増大する一方で、第１出力部材２４－Ａと第２出力部材２４－Ｂの剛性が同じになる。

　ここで、第１車輪駆動装置１０－Ａで所要の起動荷重を得られる所定の範囲の締め付け力を第２車輪駆動装置１０－Ｂの第２ベースバンド２６－Ｂ等にも付与した場合、次の現象が生じるという知見を本発明者は得た。まず、第２ベースバンド２６－Ｂでは、第１車輪駆動装置１０－Ａと同じ所定の範囲の締め付け力を付与したとき、第２ベースバンド２６－Ｂの剛性の増大に起因して、第１ベースバンド２６－Ａよりも径方向外周側への変形量が減少する傾向がある。一方、第２出力部材２４－Ｂでは、第１ベースバンド２６－Ａからの第２ベースバンド２６－Ｂの変形量の減少に伴い、第１出力部材２４－Ａよりも径方向内周側への変形量が大きくなる傾向がある。この結果、第１車輪駆動装置１０－Ａと同じ所定の範囲の締め付け力を第２ベースバンド２６－Ｂや第２出力部材２４－Ｂにも付与したとき、第１ベースバンド２６－Ａより第２ベースバンド２６－Ｂの起動荷重が過度に増大してしまい、所要のベースバンド２６の起動荷重を得られない恐れがある。

（Ａ）そこで、本実施形態の第２車輪駆動装置１０－Ｂでは、第１ベースバンド２６－Ａよりも第２ベースバンド２６－Ｂの厚みを大きくしたことに合わせて、第１出力部材２４－Ａよりも第２出力部材２４－Ｂの厚みを大きくしている。これにより、各車輪駆動装置１０で同じ所定の範囲の締め付け力を付与したとき、第１出力部材２４－Ａと第２出力部材２４－Ｂの厚みを同じにするときと比べ、第２出力部材２４－Ｂの径方向内周側への変形量が過度に大きくなるのを抑制できる。この結果、各車輪駆動装置１０で同じ所定の範囲の締め付け力を付与したとき、第１ベースバンド２６－Ａより第２ベースバンド２６－Ｂの起動荷重が過度に増大することで、所要の起動荷重を得られない事態を避け易くなる。

　ここで、本発明者は、この問題について更に検討したところ、出力部材２４とベースバンド２６の剛性のバランスが重要であるとの知見を得た。つまり、第２ベースバンド２６－Ｂの剛性を第１ベースバンド２６－Ａより大きく増大させた場合、第１出力部材２４－Ａより第２出力部材２４－Ｂの変形量が増大するのを抑えるべく、第２ベースバンド２６－Ｂの剛性の増大に合わせてバランスよく第２出力部材２４－Ｂの剛性を増大させることが重要となる。言い換えると、各車輪駆動装置１０で出力部材２４とベースバンド２６の剛性のバランスがとれていれば、タイヤ２８の外径の増加に合わせてベースバンド２６の厚みを増大させたときでも、所要の起動荷重を得るために要する所定の範囲の締め付け力を各車輪駆動装置１０で共用できる。本実施形態のシリーズでは、このような出力部材２４とベースバンド２６の剛性のバランスを複数の車輪駆動装置１０の間でとるため、出力部材２４とベースバンド２６の肉厚比に関して、次の条件を規定している。

　まず、前提として、第２出力部材２４－Ｂは、第１出力部材２４－Ａと内周部及び外周部が同じ形状である。また、第２ベースバンド２６－Ｂは、第１ベースバンド２６－Ａと内周部及び外周部の形状が同じである。これは、第１車輪駆動装置１０－Ａと第２車輪駆動装置１０－Ｂの間で、これらの形状を変えると出力部材２４とベースバンド２６の剛性のバランスをとれなくなるためである。

　次に、出力部材２４の外周テーパ面５０が最小径となる最小外径部２４ｃの厚みをｔｂ１［ｍｍ］とする。出力部材２４の外周テーパ面５０が最大径となる最大外径部２４ｄの厚みをｔｂ２［ｍｍ］とする。出力部材２４の最小外径部２４ｃと軸方向Ｘでの位置が一致するベースバンド２６の小内径部２６ｃの厚みをｔａ１［ｍｍ］とする。出力部材２４の最大外径部２４ｄと軸方向Ｘでの位置が一致するベースバンド２６の大内径部２６ｄの厚みをｔａ２とする。

　このとき、出力部材２４の最小外径部２４ｃの厚みｔｂ１は、ベースバンド２６の小内径部２６ｃの厚みｔａ１の１．１倍以上１．２倍以下に設定される。また、出力部材２４の最大外径部２４ｄの厚みｔｂ２は、ベースバンド２６の大内径部２６ｄの厚みｔａ２の１．５倍以上２．０倍以下に設定される。この数値条件は、本発明者の実験的な検討結果に基づき設定している。この条件は、第１車輪駆動装置１０－Ａと第２車輪駆動装置１０－Ｂの両方で個別に満足するように設定される。つまり、第１ベースバンド２６－Ａより第２ベースバンド２６－Ｂの厚みを大きく増大させたとき、第２ベースバンド２６－Ｂの厚みに応じた範囲で第１出力部材２４－Ａより第２出力部材２４－Ｂを厚くすることで、出力部材２４とベースバンド２６の剛性のバランスをとるようにする。

　第１車輪駆動装置１０－Ａ及び第２車輪駆動装置１０－Ｂの何れかの出力部材２４の厚みｔｂ１がベースバンド２６の厚みｔａ１の１．１倍未満の場合、ベースバンド２６と比べて出力部材２４の剛性が過度に小さくなる。この結果、各車輪駆動装置１０で同じ所定の範囲の締め付け力を出力部材２４やベースバンド２６に付与したとき、この条件を満たさない車輪駆動装置１０の出力部材２４の径方向内周側への変形量が過度に大きくなり、所要の起動荷重を得られなくなる恐れがある。第１車輪駆動装置１０－Ａ及び第２車輪駆動装置１０－Ｂの何れかの出力部材２４の厚みｔｂ２がベースバンド２６の厚みｔａ２の１．５倍未満の場合も同様である。

　第１車輪駆動装置１０－Ａ及び第２車輪駆動装置１０－Ｂの何れかの出力部材２４の厚みｔｂ１がベースバンド２６の厚みｔａ１の１．２倍超の場合、ベースバンド２６と比べて出力部材２４の剛性が過度に大きくなる。この結果、各車輪駆動装置１０で同じ所定の範囲の締め付け力を出力部材２４やベースバンド２６に付与したとき、この条件を満たさない車輪駆動装置１０の出力部材２４の径方向内周側への変形量が過度に小さくなり、所要の起動荷重を得られなくなる恐れがある。第１車輪駆動装置１０－Ａ及び第２車輪駆動装置１０－Ｂの何れかの出力部材２４の厚みｔｂ２がベースバンド２６の厚みｔａ２の２．０倍超の場合も同様である。

　一方、この条件を満たす場合、各車輪駆動装置１０で同じ所定の範囲の締め付け力をベースバンド２６や出力部材２４に付与したとき、各車輪駆動装置１０のベースバンド２６や出力部材２４の厚みの変化によらず、所要のベースバンド２６の起動荷重を得やすくなる。この結果、ベースバンド２６及び出力部材２４の内周部や外周部の形状が同じであり、減速機構１８が共通する複数の車輪駆動装置１０の間でベースバンド２６の厚みを変えても、所要の起動荷重を得るために必要な締め付け力の範囲の共通化を図れる。

　また、この条件を満たす第１車輪駆動装置１０－Ａの観点からみると、ベースバンド２６及び出力部材２４の内周部や外周部の形状が同じであり、減速機構１８が共通する第２車輪駆動装置１０－Ｂとの間でベースバンド２６の厚みを変えても、所要の起動荷重を得るために必要な締め付け力の範囲の共通化を図れる。

（第２の実施の形態）
　図５は、第２実施形態の車輪駆動装置１０の一部を示す拡大断面図である。出力部材２４の外周テーパ面５０とベースバンド２６の内周テーパ面５２の少なくとも一方には、互いに径方向に対向する位置に溝部６６が形成される。本実施形態の溝部６６は、ベースバンド２６の内周テーパ面５２に形成される。溝部６６は、出力部材２４の外周テーパ面５０と、ベースバンド２６の内周テーパ面５２との間に外部空間に対して閉じた閉空間を形成する。溝部６６は、出力部材２４の軸方向両側の端面部２４ａに対して軸方向内側に位置するように設けられる。本実施形態の溝部６６は、周方向の全周に亘り環状に連続するように形成される。

　外周テーパ面５０と内周テーパ面５２とは、互いの接触箇所の間で局所的に大荷重が付与されないように、広い範囲で均一に接触させることが求められる。本実施形態の車輪駆動装置１０では、前述のような溝部６６が形成されているため、外周テーパ面５０と内周テーパ面５２の間で径方向に対向する領域のなかで、互いの接触箇所の面積を小さくできる。よって、外周テーパ面５０と内周テーパ面５２を均一に接触させるうえで精度を確保すべき範囲を小さくでき、その精度の確保が容易となることで、両者の広い範囲での均一な接触を容易に実現できる。

　また、この他にも、外周テーパ面５０と内周テーパ面５２の一方に形成される溝部６６の内面は、それらの他方に接触しないため、精度の確保が不要となる。よって、鋳造等の成形により得られた成形品のテーパ面５０、５２に平滑化を目的とする面加工をするにあたり、溝部６６の内面に面加工をせずともよくなる。このため、テーパ面５０、５２の面加工に要する時間を短縮でき、製造コストの低減を図れる。

　この溝部６６は、この他にも、出力部材２４の外周テーパ面５０に形成されてもよい。また、溝部６６は、出力部材２４の外周テーパ面５０と、ベースバンド２６の内周テーパ面５２との両方に形成されてもよい。溝部６６は、周方向の全周ではなく一部の範囲に亘り形成されていてもよい。

　以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明した。前述した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施形態の内容は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された発明の思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。前述の実施形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「実施形態の」「実施形態では」等との表記を付して説明しているが、そのような表記のない内容に設計変更が許容されないわけではない。また、図面の断面に付したハッチングは、ハッチングを付した対象の材質を限定するものではない。

　車輪駆動装置１０は搬送台車に組み込まれる例を説明したが、その組み込み相手は特に限定されない。また、この搬送台車は有軌道台車を例に説明したが、無軌道台車でもよい。

　減速機構１８は、偏心揺動型減速機構を例に説明したが、その種類は特に限定されない。たとえば、遊星歯車機構、平行軸歯車機構、直交軸歯車減速機構、撓み噛み合い型減速機構等の何れかを含んでもよい。また、偏心揺動型減速機構の場合、入力軸（偏心体軸）が内歯歯車の軸心に配置されるセンタークランクタイプの他にも、内歯歯車の軸心からオフセットした位置に複数の入力軸（偏心体軸）が配置される振り分けタイプでもよい。

　出力部材２４は、減速機構１８のケーシングを兼ねている例を説明したが、これに限定されない。たとえば、出力部材２４は、減速機構１８のケーシングの外周側に配置されるものとし、減速機構１８の出力軸により回転させられる構造としてもよい。

　第１車輪駆動装置１０－Ａ、１０－Ｂとの間ではタイヤ２８の厚みを同じにすることは必須とはならない。前述の（Ａ）の効果を得る観点からは、第１ベースバンド２６－Ａより第２ベースバンド２６－Ｂの厚みが大きく、かつ、第１出力部材２４－Ａより第２出力部材２４－Ｂの厚みが大きくなるという条件を満たしていればよい。

１０…第１車輪駆動装置、１０…第２車輪駆動装置、１８…減速機構、２４…出力部材、２４ａ…端面部、２４ｃ…最小外径部、２４ｄ…最大外径部、２６…ベースバンド、２６ａ…フランジ部、２６ｃ…小内径部、２６ｄ…大内径部、２８…タイヤ、５０…テーパ面。

　本発明は、車輪駆動装置に関する。

Claims

　駆動源から伝達される回転を減速する減速機構と、
　前記減速機構で減速された回転が伝達される筒状の出力部材と、
　前記出力部材に外嵌されるベースバンドと、
　前記ベースバンドに取り付けられるタイヤと、を備える車輪駆動装置であって、
　前記出力部材の外周面と前記ベースバンドの内周面とにはテーパ面が設けられ、
　前記ベースバンドは、前記出力部材との間で互いのテーパ面を接触させた状態で締まり嵌めにより前記出力部材に外嵌される車輪駆動装置。
　前記ベースバンドは、その軸方向の一端部から径方向内周側に延在するフランジ部を有し、
　前記出力部材の軸方向の端面部と前記フランジ部がボルトにより締結される請求項１に記載の車輪駆動装置。
　前記出力部材の前記テーパ面が最小径となる最小外径部の厚みをｔｂ１、前記出力部材の前記テーパ面が最大径となる最大外径部の厚みをｔｂ２、前記ベースバンドの前記最小外径部と軸方向での位置が一致する小内径部の厚みをｔａ１、前記ベースバンドの前記最大外径部と軸方向での位置が一致する大内径部の厚みをｔａ２としたとき、
　前記厚みｔｂ１は、前記厚みｔａ１の１．１倍以上１．２倍以下に設定され、
　前記厚みｔｂ２は、前記厚みｔａ２の１．５倍以上２．０倍以下に設定される請求項１または２に記載の車輪駆動装置。
　前記ベースバンドと前記出力部材に付与される軸方向の締め付け力は、前記減速機構と前記駆動源の間の動力伝達経路を切り離した条件のもと、前記ベースバンドの起動荷重が４ｋｇｆ以上１０ｋｇｆ以下となるように設定される請求項１から３のいずれかに記載の車輪駆動装置。
　請求項１から４のいずれかに記載の車輪駆動装置である第１車輪駆動装置と、
　請求項１から４のいずれかに記載の車輪駆動装置である第２車輪駆動装置と、を備え、
　前記第２車輪駆動装置は、前記第１車輪駆動装置のタイヤより大きい外径のタイヤと、前記第１車輪駆動装置の減速機構と共通の減速機構と、を有する車輪駆動装置のシリーズであって、
　前記第２車輪駆動装置は、
　前記第１車輪駆動装置のベースバンドよりも厚みが大きいベースバンドと、
　前記第１車輪駆動装置の出力部材よりも厚みが大きい出力部材と、を有する車輪駆動装置のシリーズ。
　前記第１車輪駆動装置は、請求項３に記載の車輪駆動装置であり、
　前記第２車輪駆動装置は、請求項３に記載の車輪駆動装置であり、
　前記第２車輪駆動装置のベースバンドは、前記第１車輪駆動装置のベースバンドと内周部及び外周部が同じ形状であり、
　前記第２車輪駆動装置の出力部材は、前記第１車輪駆動装置の出力部材と内周部及び外周部が同じ形状である請求項５に記載の車輪駆動装置のシリーズ。