(57)【要約】【課題】遊星歯車装置における遊星歯車を支持する軸受において、その外輪の冷却効果を高めることである。【解決手段】遊星歯車装置において、遊星歯車１４の本体部と一体化された外輪２４に冷却油を通過させる冷却穴２９が軸方向に設けられ、装置外部に冷却穴２９に対応した冷却油ノズル１９が設置され、その冷却油ノズル１９から噴射された冷却油が冷却穴２９を通過する間に、遊星歯車１４を支持するころ軸受２１の外輪２４を冷却させるようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽歯車、その周りに同芯状態に固定された内歯歯車、前記太陽歯車と内歯歯車の間に介在され両方の歯車と噛み合った遊星歯車、前記遊星歯車の支持軸に連結されたキャリヤとからなり、前記太陽歯車の支持軸と前記キャリヤの支持軸のいずれか一方を入力軸、他方を出力軸とし、前記遊星歯車の本体部の内径面と支持軸の間に転がり軸受が介在された遊星歯車装置において、前記遊星歯車の本体部に冷却油を通過させる冷却穴が軸方向に複数個所設けられ、装置外部に前記冷却穴に対応した冷却油ノズルが設けられたことを特徴とする遊星歯車装置。
【請求項２】
前記遊星歯車の本体部と転がり軸受の外輪とが一体化されたことを特徴とする請求項１に記載の遊星歯車装置。
【請求項３】
前記遊星歯車の本体部と転がり軸受の外輪とが別体であることを特徴とする請求項１に記載の遊星歯車装置。
【請求項４】
前記冷却穴の流入端部に冷却油のガイド部材を設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の遊星歯車装置。
【請求項５】
前記ガイド部材に沿った部分において、前記冷却穴の流入端部を含む範囲に油溜め凹部が設けられたことを特徴とする請求項４に記載の遊星歯車装置。
【請求項６】
前記冷却穴が、流入端部から流出端部に至るに従い外径側へ傾斜する勾配を有することを特徴とする請求項1から５のいずれかに記載の遊星歯車装置。
【請求項７】
前記冷却穴の途中に遊星歯車の歯底に連通した分岐穴が設けられたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の遊星歯車装置。
【請求項８】
前記冷却穴の流入端部が遊星歯車の一方の端面に配置された冷却穴と、他方の端面に配置された冷却穴とが混在して、その両側の流入端部に対応して冷却油ノズルが遊星歯車の両側に設けられたことを特徴とする請求項１から７に記載の遊星歯車装置。
【請求項９】
前記冷却油として潤滑油を使用したことを特徴とする請求項１から８に記載の遊星歯車装置。
【請求項１０】
前記遊星歯車の支持軸の端面に軸方向に開放された給油溜りが設けられ、その給油溜りの周壁に内輪の給油穴に通じた連通穴が設けられ、装置外部に設けた給油ノズルを前記給油溜りに臨ませたことを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の遊星歯車装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、遊星歯車装置に関し、特に遊星歯車を支持する軸受の冷却構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
遊星歯車装置において、遊星歯車を支持する転がり軸受は、その外輪が歯車本体と一体化された一体タイプと、外輪と歯車本体が別体に形成され、歯車本体の内径面に外輪が緊密に嵌合された別体タイプがある（特許文献１）。そのいずれのタイプにおいても、遊星歯車は負荷を受けながら自転しつつ公転するため、これと噛み合う太陽歯車及び内歯歯車との摩擦により発熱する。その熱が転がり軸受の外輪部分に伝導されるため、外輪部分と内輪部分の温度差が顕著になり、軸受の予圧が変化する等軸受の諸特性に悪影響を及ぼす。その温度差を小さくする対策として外輪部分を軸受の潤滑油によって冷却する方法が考えられる。
【０００３】
遊星歯車を支持する転がり軸受に対する給油構造として、支持軸に設けた給油通路から軸受の内輪に設けたノズル穴を通して軸受内部に給油する構造が知られている（特許文献１）。また、遊星歯車から軸方向に離れた外部に給油ノズルを設置し、その給油ノズルを軸受幅面に向けるとともに、その給油ノズルから供給される潤滑油が軸受の径方向外部へ逸脱することを防止し軸受内部に向かわせるように、軸受外輪の端面にオイルスクープリングを装着した給油構造も知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３１７８８５号公報
【特許文献２】特開平１１−１０１３３３号公報（図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
遊星歯車を支持する転がり軸受の内輪はその支持軸に固定されているため、公転のみを行い、自転をすることがないので遊星歯車の公転中心から見た内輪の向きは常に一定である。このため、特許文献１に開示された給油構造の場合は、軸受内部に供給された潤滑油は公転による遠心力を受け、公転中心から遠い部分に片寄る傾向がある。その結果、給油はもっぱら公転中心から遠い部分の給油穴から行われ、近い部分の給油穴からは十分に給油することができず、その部分に対向した外輪部分の潤滑及び冷却作用は不十分となる問題がある。
【０００６】
また、特許文献２に開示された給油構造の場合は、潤滑性能の向上には効果的であるが、潤滑油の接触は軌道面に限られるため、軸受外輪の温度上昇を積極的に抑制する冷却効果は小さい。
【０００７】
そこで、この発明は、遊星歯車を支持する転がり軸受の外輪の冷却効果を高めることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題を解決するために、この発明は、太陽歯車、その周りに同芯状態に固定された内歯歯車、前記太陽歯車と内歯歯車の間に介在され両方の歯車と噛み合った遊星歯車、前記遊星歯車の支持軸に連結されたキャリヤとからなり、前記太陽歯車の支持軸と前記キャリヤの支持軸のいずれか一方を入力軸、他方を出力軸とし、前記遊星歯車の本体部の内径面と支持軸の間に転がり軸受が介在された遊星歯車装置において、前記遊星歯車の本体部に冷却油を通過させる冷却穴が軸方向に複数個所設けられ、装置外部に前記冷却穴に対応した冷却油ノズルが設けられた構成としたものである。
【０００９】
前記遊星歯車装置の作動中において、冷却油ノズルから噴射される冷却油が冷却穴に流入し、遊星歯車の本体部を軸方向に他端部まで移動して排出される。その移動途中において冷却油が本体部の熱を奪い冷却する。
【００１０】
遊星歯車の本体部と転がり軸受の外輪とが一体化されている場合は、本体部を冷却することは、即ち外輪を冷却することになる。本体部と転がり軸受の外輪とが別体である場合は、本体部を通じて外輪が冷却される。前記冷却穴の流入端部に冷却油のガイド部材を設けたり、冷却穴に外向きの勾配をつけたりすることにより、冷却油の通過量を増加させ、冷却効果を高めることができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、この発明によれば、遊星歯車の本体部に設けられた冷却穴に外部に設置された冷却ノズルからの冷却油を供給することにより、前記本体部と一体又はその本体部に嵌合された遊星歯車の転がり軸受の外輪を冷却し、内輪との温度差を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施形態１の遊星歯車減速装置の一部省略断面図である。
【図２】図２は、図１のＸ１−Ｘ１線の断面図である。
【図３】図３は、同上の変形例の一部断面図である。
【図４】図４（ａ）は、実施形態２の一部省略断面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＸ２−Ｘ２線の断面図、図４（ｃ）は変形例の一部省略断面図である。
【図５】図５（ａ）は、実施形態３の一部省略断面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＸ３−Ｘ３線の断面図である。
【図６】図６（ａ）、図６（ｂ）は、それぞれ他の実施形態の一部省略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
[実施形態１]
図１及び図２に遊星歯車装置の一例として遊星歯車減速装置を示す。この減速装置は、入力軸１１が太陽歯車１２の支持軸となっている。その太陽歯車１２と、太陽歯車１２の周りに固定された内歯歯車１３との間にこれらの歯車１２、１３と噛み合った遊星歯車１４が複数個所に介在される。各遊星歯車１４の支持軸１５の一端部に径方向のキャリヤ１６が一体化され、そのキャリヤ１６の他端が出力軸１７（図２参照）と一体化されている。出力軸１７がキャリヤ１６の支持軸となっている。出力軸１７は、入力軸１１と同軸状態に設けられる。
【００１５】
前記遊星歯車１４は、その支持軸１５の周りに介在された自動調心型のころ軸受２１により自転しつつ太陽歯車１２の周りを公転し、前記キャリヤ１６を介して出力軸１７をその公転速度で減速回転させる。この場合の減速比は、Ｚｓ／（Ｚｓ＋Ｚｒ）となる。ただし、Ｚｓは太陽歯車１２の歯数、Ｚｒは内歯歯車１３の歯数である。前記の入力と出力を入れ替えると、遊星歯車増速装置として使用することができる。
【００１６】
前記の支持軸１５の一方の端面に入力軸１１側に開放された給油溜り１８が設けられ、その給油溜り１８の開放面に対向した給油ノズル１９が装置外部に設置される。
【００１７】
前記の自動調心型のころ軸受２１は、内輪２２に二列の軌道溝２３ａ、２３ｂが設けられ、これらに対向して外輪２４に球面の軌道面２５が設けられる。外輪２４の軌道面２５の中心が軸受中心に一致させることにより自動調心機能を付与している。各軌道溝２３ａ、２３ｂと軌道面２５の間に二列のたる形のころ２６が保持器２７によって保持された状態で介在される。
【００１８】
前記の外輪２４は、遊星歯車１４の本体部と一体化された一体タイプであり、その外輪２４の外径面に遊星歯車１４の歯部１４ａが形成される。図３に示したように、遊星歯車１４の本体部１４ｂと外輪２４を別体に形成し、その外輪２４を本体部１４ｂの内径面に嵌合一体化する場合（別体タイプ）もある。
【００１９】
前記の一体タイプ及び別体タイプのいずれの場合にも、外輪２４の両端面間に軸方向に貫通した冷却穴２９が周方向の複数個所に所定の間隔をおいて設けられる。冷却穴２９の前記給油溜り１８の開放側の端部が冷却油の流入端部３１、他方の端部が流出端部３２となっている。
【００２０】
流入端部３１に比べ流出端部３２の方が相対的に径方向外側に設けられ、冷却穴２９は流入端部３１側から流出端部３２に至るに従い径方向外側へ傾斜する勾配が付与されている。また、前記冷却穴２９の中間部において、径方向外向きに分岐し歯部１４ａの歯底に通じる分岐穴３３が設けられる。
【００２１】
前記流入端部３１の外径側の外輪２４の端面に沿って、一定長さの円弧状のガイド部材３４が取り付けられる。ガイド部材３４は断面Ｌ形をなし、その脚部３９の屈曲された外縁部３９ａが外輪２４の端面に外周縁に沿って固定される。ガイド部材３４は、装置外部において流入端部３１に向けて設けられた冷却油ノズル３５から噴射される冷却油を流入端部３１に集める作用を行う。また、冷却穴２９が外向きに傾斜していることにより、内部に流入した冷却油に遊星歯車１４の回転に伴う遠心力が作用し、流出端部３２側へ円滑に排出させることができる。前記の冷却油としては、潤滑油を用いることができる。
【００２２】
なお、前記の給油溜り１８の周壁には、周方向に複数の連通穴３６が設けられ、その連通穴３６と合致する給油穴３７が内輪２２に設けられる。
【００２３】
実施形態１の遊星歯車装置は以上のようなものであり、次にその作用について説明する。
【００２４】
入力軸１１に一定回転速度のトルクが入力されると、入力軸１１と一体の太陽歯車１２が回転し、その太陽歯車１２と内歯歯車１３と噛み合った遊星歯車１４が自転しつつ公転し、その支持軸１５と一体のキャリヤ１６及びキャリヤ１６と一体の出力軸１７が前記の公転速度で減速回転する。このようにして入力トルクを出力側へ伝達する間に、遊星歯車１４の歯部１４ａは、太陽歯車１２と内歯歯車１３との噛み合い部分の摩擦によって発熱する。その熱は外輪２４と一体化された本体部に伝導される。
【００２５】
一方、給油ノズル１９から噴射された潤滑油は、給油溜り１８から、連通穴３６及び給油穴３７を経て、遠心力によってころ軸受２１の内部に供給される。また冷却油ノズル３５から噴射される冷却油は、ガイド部材３４によって受け止められ冷却穴２９に導かれる。冷却油は、遠心力の作用を受けて流入端部３１から流出端部３２まで移動し、その移動途中において、外輪２４の熱を奪ってこれを冷却する。
【００２６】
また、冷却穴２９から分岐穴３３を経て歯部１４ａの歯底に供給された冷却油は歯部１４ａを直接冷却する。
[実施形態２]
【００２７】
次に、実施形態２について図４に基づいて説明する。
図４（ａ）（ｂ）の場合は、ガイド部材３４に沿った外輪２４の端面に油溜めの容積を増やすための溝状凹部３８を設けている。ガイド部材３４の脚部３９は、凹部３８の外周側の内面に挿入固定される。凹部３８の底面に冷却穴２９の流入端部３１が開放される。この凹部３８を設けることにより、冷却油の滞留量が増加し、冷却穴２９を通過する冷却油の増加を図り、冷却効果を向上させることができる。
【００２８】
図４（ｃ）は、ガイド部材３４に沿った外輪２４の端面に、前記の凹部３８に代えて切欠き部４０を設け、その切欠き部４０に冷却穴２９の流入端部３１を開放している。ガイド部材３４の脚部３９は屈曲され、その外縁部３９ａが外輪２４の対面に固定される。この場合も、切欠き部４０によって前記と同様に冷却油の滞留量を増加させることができる。
[実施形態３]
【００２９】
図５（ａ）（ｂ）に示した実施形態３は、遊星歯車１４を軸方向に挟んでその両側に冷却油ノズル３５、３５ａを設置する場合である。この場合は、周方向に所定の間隔で設けられた前記の冷却穴２９の相互間に、傾斜方向が反対の冷却穴２９ａを所要数設けたものである。冷却穴２９ａの流入端部３１ａ、流出端部３２ａの位置も前記の場合と反対になっており、その流入端部３１ａに沿ってガイド部材３４ａが設けられる。ガイド部材３４ａに沿って凹部３８ａが設けられる。また、冷却穴２９ａの途中に分岐穴３３ａも同様に設けられる。
【００３０】
この構成によると、一定の傾斜角の冷却穴２９だけでは冷却できない部分を、逆傾斜角をもった冷却穴２９ａによって冷却できるので、外輪２４の冷却範囲を広げることができる。
[その他の実施形態]
【００３１】
図６（ａ）に示したように、ガイド部材３４、凹部３８等を省略した構成をとることもできる。この場合は、流入端部３１に直接流入した潤滑油が流出端部３２から排出される。さらに図６（ｂ）に示したように、冷却穴２９の勾配を無くした構成もとることができる。この場合は、流入端部３１に直接流入した潤滑油が、流入時のエネルギーだけで流出端部３２に達して排出される。
【符号の説明】
【００３２】
１１  入力軸
１２  太陽歯車
１３  内歯歯車
１４  遊星歯車
１４ａ  歯部
１４ｂ  本体部
１５  支持軸
１６  キャリヤ
１７  出力軸
１８  給油溜り
１９  給油ノズル
２１  ころ軸受
２２  内輪
２３ａ、２３ｂ  軌道溝
２４  外輪
２５  軌道面
２６  ころ
２７  保持器
２９、２９ａ  冷却穴
３１、３１ａ  流入端部
３２、３２ａ  流出端部
３３、３３ａ  分岐穴
３４、３４ａ  ガイド部材
３５、３５ａ  冷却油ノズル
３６  連通穴
３７  給油穴
３８、３８ａ  凹部
３９  脚部
３９ａ  外縁部
４０  切欠き部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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