特許 7129183 歯車減速装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-24

(45)【発行日】2022-09-01

(54)【発明の名称】歯車減速装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 57/04 20100101AFI20220825BHJP

【ＦＩ】

F16H57/04 J

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2018049820

(22)【出願日】2018-03-16

(65)【公開番号】P2019158116

(43)【公開日】2019-09-19

【審査請求日】2021-01-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087941

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本 修司

(74)【代理人】

【識別番号】100112829

【弁理士】

【氏名又は名称】堤 健郎

(74)【代理人】

【識別番号】100154771

【弁理士】

【氏名又は名称】中田 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100155963

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 大輔

(72)【発明者】

【氏名】田中 秀明

(72)【発明者】

【氏名】有澤 秀則

(72)【発明者】

【氏名】竹内 正教

(72)【発明者】

【氏名】河瀬 直樹

【審査官】増岡 亘

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１９６６７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平２－１１３０５５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５６－１１７１６０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００７－３１５５６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１３３０４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６４－１２９６５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１５－６８４９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ ５７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のギヤからなる歯車機構を有する歯車減速装置であって、
前記歯車機構から軸方向に離間して設けられて、当該歯車減速装置内の正圧域から吐出されるオイルミストを回収するオイルミスト回収箱、
を備え、
前記オイルミスト回収箱が、前記複数のギヤのうちの駆動側の１つのギヤの軸受を収容する軸受箱である、
歯車減速装置。

【請求項2】

複数のギヤからなる歯車機構を有する歯車減速装置であって、
前記歯車機構から軸方向に離間して設けられて、当該歯車減速装置内の正圧域から吐出されるオイルミストを回収するオイルミスト回収箱、
を備え、
前記オイルミスト回収箱が、当該オイルミスト回収箱における前記複数のギヤの噛み外れ領域に対向する部分に設けられて、当該オイルミスト回収箱内に流入したオイルミストが前記歯車機構側へ流出するのを防止するバッフル壁を備えており、
前記正圧域が前記複数のギヤの噛み込み領域である歯車減速装置。

【請求項3】

複数のギヤからなる歯車機構を有する歯車減速装置であって、
前記歯車機構から軸方向に離間して設けられて、当該歯車減速装置内の正圧域から吐出されるオイルミストを回収するオイルミスト回収箱と、
前記オイルミスト回収箱内に設けられてオイルミストをオイルと空気に分離するオイルセパレータと、
前記オイルセパレータによって分離された空気を当該歯車減速装置内の負圧域に還流する空気還流路と、
を備え、
前記オイルミスト回収箱が、当該オイルミスト回収箱における前記複数のギヤの噛み外れ領域に対向する部分に設けられて、当該オイルミスト回収箱内に流入したオイルミストが前記歯車機構側へ流出するのを防止するバッフル壁を備えている、
歯車減速装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、歯車機構を用いた減速装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば航空機用や船舶用などの高速回転する歯車減速装置において、一般的に、歯車機構に、冷却および摩耗抑制のため、潤滑油を供給する機構が設けられている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－０６８４９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このような減速装置において、歯車機構に供給された潤滑油が歯車の回転や噛み合いによって撹拌される結果、オイルミストが減速装置内に滞留する。減速装置内に滞留するオイルミストが増加すると、歯車を回転させるための追加の動力が必要となり、減速装置の効率が低下する。

【0005】

本発明の目的は、歯車機構周辺のオイルミストを回収して外部へ排出することにより効率低下を抑制できる歯車減速装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記目的を達成するために、本発明に係る歯車減速装置は、複数のギヤからなる歯車機構を有する歯車減速装置であって、前記歯車機構から軸方向に離間して設けられて、当該歯車減速装置内の正圧域から吐出されるオイルミストを回収するオイルミスト回収箱を備えている。

【0007】

この構成によれば、装置内の正圧を利用することにより簡易な構造で効率的に歯車機構周辺のオイルミストを回収することができる。

【0008】

本発明の一実施形態において、前記オイルミスト回収箱が、このオイルミスト回収箱内に流入したオイルミストが前記歯車機構側へ流出するのを防止するバッフル壁を備えていてもよい。この構成によれば、バッフル壁を設けたことによって、より確実にオイルミストを回収することができる。

【0009】

本発明の一実施形態において、前記オイルミスト回収箱が、前記複数のギヤのうちの１つのギヤの軸受を収容する軸受箱であってもよい。この構成によれば、軸受箱をオイルミスト回収箱として利用するので、部材点数や装置寸法の増大を抑制可能な構造でオイルミストの回収が可能になる。

【0010】

本発明の一実施形態において、前記正圧域が前記複数のギヤの噛み込み領域であってもよい。この構成によれば、歯車機構の噛み込み領域の正圧を利用するので、歯車周辺のオイルミストを簡易な構造で極めて効率的に回収することができる。

【0011】

本発明の一実施形態において、さらに、前記オイルミスト回収箱内に設けられてオイルミストをオイルと空気に分離するオイルセパレータと、前記オイルセパレータによって分離された空気を当該歯車減速装置内の負圧域に還流する空気還流路とを備えていてもよい。この構成によれば、装置内の負圧域を利用することによってオイルミストから分離された空気を還流するので、簡易な構造で効率的に空気を循環させることができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明に係る歯車減速装置によれば、歯車機構周辺のオイルミストが回収されて歯車減速装置の外部へ排出されるので、歯車減速装置の効率低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１実施形態に係る歯車減速装置の概略構造を示す縦断面図である。

【図2】図１の歯車減速装置の歯車機構の概略構成を模式的に示す正面図である。

【図3】図１の歯車減速装置の歯車機構とバッフル壁の位置関係を模式的に示す正面図である。

【図4】本発明の第２実施形態に係る歯車減速装置の概略構造を示す正面図である。

【図5】図４の歯車減速装置の内部構造を模式的に示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る歯車減速装置を示す。この歯車減速装置１は、複数のギヤからなる歯車機構３を備えている。本実施形態の歯車機構３は、図２に示すように、互いに噛合する駆動側ギヤ５および従動側ギヤ７からなる歯車機構３Ａである。駆動側ギヤ５は、歯車減速装置１の外部からの回転動力を入力する入力軸９の外周に嵌合されている。従動側ギヤ７は、歯車減速装置１の外部へ回転動力を出力する出力軸１１の外周に嵌合されている。駆動側ギヤ５の外径は従動側ギヤ７の外径よりも小さい。本実施形態では、駆動側ギヤ５および従動側ギヤ７のそれぞれが、互いに逆方向に傾斜した２列のはすば歯車からなる外歯を有する歯車として形成されている。

【0015】

図１に示すように、入力軸９の両端部（同図では一端部のみを示している。）はそれぞれ駆動側軸受１３によって回転可能に支持されている。この軸受は、駆動側ギヤ５の側面に軸方向Ｃ１に対向して設けられた駆動側軸受箱１５に収容されている。なお、図示は省略するが、同様に、出力軸１１の両端部はそれぞれ従動側軸受によって回転可能に支持されており、この軸受は、従動側ギヤの側面に軸方向に対向して設けられた従動側軸受箱に収容されている。

【0016】

図２に示すように、この例では、歯車機構３は、２つのギヤ５，７が、噛合部分において鉛直方向上方が噛み込み側となり、下方が噛み外れ側となるように配置されている。歯車機構３の噛合部分の上方に、両ギヤ５，７の噛合部分に向かって（つまり下方に向かって）先細りとなる三角形状のバッフル突起１７が設けられている。すなわち、このような形状を有するバッフル突起１７の２つの側壁１７ａ，１７ａは、それぞれ、駆動側ギヤ５の歯面（外周面）および従動側ギヤ７の歯面（外周面）に対向するように位置している。バッフル突起１７の内方には図示しないオイル通路が形成されており、バッフル突起１７の側壁に、駆動側ギヤ５および従動側ギヤ７の各歯面に向けて潤滑油ＯＬを供給するオイル供給ノズル１９が形成されている。オイル供給ノズル１９はバッフル突起１７の側壁１７ａを貫通する孔として形成されている。この例ではバッフル突起１７は歯車減速装置１のハウジング２１に突設されている。

【0017】

図１に示すように、本実施形態に係る歯車減速装置１は、歯車機構３から軸方向Ｃ１に離間して設けられて、当該歯車減速装置１内の正圧域から吐出されるオイルミストＯＭを回収するオイルミスト回収箱２３を備えている。具体的には、この例では、駆動側軸受箱１５がオイルミスト回収箱２３を兼ねている。本実施形態における以下の説明において、駆動側軸受箱１５を「オイルミスト回収箱２３」と称する場合がある。

【0018】

また、本明細書において、「正圧域」とは、歯車減速装置１の動作中に、その周囲よりも高圧となる領域を指す。本実施形態に係る歯車減速装置１において、正圧域の一例は、図２に示す歯車機構３の噛合部分の噛み込み領域Ｚ１である。この噛み込み領域Ｚ１に向かって駆動側ギヤ５および従動側ギヤ７がそれぞれの回転方向Ｒ１，Ｒ２に回転し、かつバッフル突起１７が設けられていることにより、噛み込み領域Ｚ１は正圧域となっている。他方、本明細書において、「負圧域」とは、歯車減速装置１の動作中に、その周囲よりも低圧となる領域を指す。

【0019】

図１に示すように、オイルミスト回収箱２３は、前記正圧域からオイルミスト回収箱２３内に流入したオイルミストＯＭが歯車機構３側へ流出するのを防止するバッフル壁２５を備えている。具体的には、この例におけるバッフル壁２５は、駆動側軸受箱１５の歯車機構３側に設けられた壁である。図３に示すように、本実施形態の歯車機構３において、上述したように噛合部分の上方に位置する噛み込み領域Ｚ１が正圧域となる一方、噛合部分の下方に位置する噛み外れ領域Ｚ２は負圧域を形成する。そこで、駆動側軸受箱１５の歯車機構３側を向く部分において、正圧域である噛み込み領域Ｚ１に対向する部分には開口（以下、この開口を「オイル回収口」と呼ぶ。）２７を形成し、負圧域である噛み外れ領域Ｚ２に対向する部分を含む残りの部分にバッフル壁２５を設けている。より具体的には、軸方向Ｃ１から見てほぼ円形の外形を有する駆動側軸受箱１５の、上方かつ従動側ギヤ７寄りの約１／４の部分にオイル回収口２７が形成され、残りの約３／４の領域にバッフル壁２５が設けられている。

【0020】

図１に示すように、オイルミスト回収箱２３内の空間であるオイル回収室２９には、オイルミストＯＭを潤滑油ＯＬと空気Ａに分離するオイルセパレータ３１が設けられている。本実施形態では、オイルセパレータ３１として多数の孔を有する金属板を用いている。オイルセパレータ３１は、駆動側軸受箱１５内の入力軸９よりも下方の位置に、ほぼ水平に設置されている。

【0021】

駆動側軸受箱１５内において、オイル回収口２７から流入したオイルミストＯＭは入力軸９の回転方向に沿って下方に向かって流れ、オイルセパレータ３１を通過する際に潤滑油ＯＬと空気Ａとに分離される。オイルセパレータ３１によって分離された潤滑油ＯＬは、駆動側軸受箱１５の底部に接続されたオイル排出路３３へ排出される。他方、オイルセパレータ３１によって分離された空気Ａは、入力軸９の回転方向Ｒ１に沿って上方へ流れ、オイルセパレータ３１よりも上方の空間へ再流入する。

【0022】

本実施形態に係る歯車減速装置１は、さらに、オイルセパレータ３１によってオイルミストＯＭから分離された空気を当該歯車減速装置１内の負圧域に還流する空気還流路３５を備えている。具体的には、この例では、駆動側軸受箱１５内の入力軸９よりも上方の空間と、負圧域である駆動側ギヤ５の２列のはすば歯車間の溝部３７とを連通させる空気還流管３９が設けられている。

【0023】

このような空気還流路３５を設けることにより、装置内の負圧域を利用してオイルミストＯＭから分離された空気Ａを還流することができるので、簡易な構造によって効率的な空気Ａの循環が可能になる。

【0024】

以上説明した第１実施形態に係る歯車減速装置１１によれば、装置内の正圧を利用することにより簡易な構造で効率的に歯車機構３周辺のオイルミストＯＭを回収することができる。特に、オイルミスト回収箱２３にバッフル壁２５を設けたことによって、確実にオイルミストＯＭを回収することが可能になる。

【0025】

しかも、軸受箱（この例では駆動側軸受箱１５）をオイルミスト回収箱２３として利用しているので、部材点数や装置寸法の増大を抑制可能な構造でオイルミストＯＭの回収が可能になる。なお、本実施形態では、駆動側軸受箱１５をオイルミスト回収箱２３として利用したが、従動側軸受箱をオイルミスト回収箱２３として利用してもよい。もっとも、小さい外径を有する駆動側ギヤ５用の軸受箱をオイルミスト回収箱２３として利用することにより、この軸受箱の周辺に排油管や上述の空気還流管を設けても、装置全体の寸法増大を抑制することができる。

【0026】

次に、図４に示す、本発明の第２実施形態に係る歯車減速装置１について説明する。本実施形態に係る歯車減速装置１も、複数のギヤからなる歯車機構３、および歯車機構３から軸方向に離間して設けられて、当該歯車減速装置１内の正圧域から吐出されるオイルミストＯＭを回収するオイルミスト回収箱２３を備える点で第１実施形態と共通するが、歯車機構３の具体的構造が第１実施形態と異なる。

【0027】

本実施形態が適用される歯車機構３は、遊星歯車機構３Ｂである。この遊星歯車機構３Ｂは、中心部に配置された、外歯を有するサンギヤ５１と、サンギヤ５１の外周に配置された、外歯を有する複数のプラネットギヤ５３と、プラネットギヤ５３の外周に配置された、内歯を有するリングギヤ５５とを備えている。隣接するプラネットギヤ５３間の周方向の各間隙にバッフルユニット５７が配置されている。サンギヤ５１は、平歯車からなり、外部からの回転動力を入力する入力軸５９の外周に嵌合されている。プラネットギヤ５３は、サンギヤ５１に対応した平歯車からなり、サンギヤ５１に噛合している。プラネットギヤ５３は、それぞれプラネット軸６１の外周に軸受を介して回転自在に支持されている。本実施形態では、３つのプラネットギヤ５３が、サンギヤ５１の円周方向に等間隔で配置されている。リングギヤ５５は、平歯車からなり、３つのプラネットギヤ５３に噛合している。リングギヤ５５は、リング体６３の内周面に形成されている。

【0028】

図５に示すように、遊星歯車機構３Ｂを構成するサンギヤ５１、プラネットギヤ５３、リングギヤ５５、およびバッフルユニット５７は、歯車減速装置１のハウジング６５内に収納されている。ハウジング６５には、プラネットギヤ支持プレート６７が固定されている。プラネットギヤ支持プレート６７に、プラネット軸６１の基端部（同図の左側の端部）が相対回転不能に取り付けられている。プラネット軸６１の先端部は、支持プレートを介してハウジング６５に取り付けられた円板状の端壁６９に支持されている。

【0029】

入力軸５９と同一軸心Ｃ２上に回転軸である出力軸７１が配置されている。以下の説明では、この軸心Ｃ方向における入力軸５９側（同図の左側）を「前側」と呼び、出力軸７１側（同図の右側）を「後側」と呼ぶ。出力軸７１の外周に回転プレート７３が固定されている。リング体６３には、リングギヤ５５の後方に別の内歯歯車である出力ギヤ７５が設けられている。リング体６３の出力ギヤ７５が、回転プレート７３の外周縁部とギヤ連結されて、一体回転する。これにより、リングギヤ５５の回転が出力軸７１から出力される。

【0030】

バッフルユニット５７は、図４の隣接する２つのプラネットギヤ５３間に配置されており、図５のプラネットギヤ支持プレート６７に図示しないボルトのような締結部材によって取り付けられている。

【0031】

入力軸５９は、ハウジング６５の前壁６５ａの中心部に形成された入力軸挿通孔７７を貫通してハウジング６５内に延びている。前壁６５ａの外面（前面）には、ハウジング６５の一部をなす、入力軸５９を支持する入力側軸受７９を収容する入力側軸受箱８１が設けられている。入力軸５９は、入力側軸受箱８１の上部から下方に突設された支持片８３に、すべり軸受である入力側軸受７９を介して回転自在に支持されている。

【0032】

バッフルユニット５７は、後側の端壁６９と、径方向外端壁８５とを有している。端壁６９は、径方向外端壁８５の後側の端部に連結されている。径方向外端壁８５の他端部には外径側に突設された取付フランジ８７が設けられており、例えば図示しないボルトのような締結部材によって、取付フランジ８７を介してハウジング６５に取り付けられている。

【0033】

図５に示すバッフルユニット５７の一部を形成する端壁６９の径方向中心部に、貫通した円孔からなる支持部８９が形成されている。この支持部８９が、出力軸７１を軸受を介して回転自在に支持している。

【0034】

端壁６９における支持部８９の下方近傍に、サンギヤ５１の歯面に潤滑油ＯＬを噴射する複数のオイル供給ノズル９１が形成されている。オイル供給ノズル９１から供給される潤滑油ＯＬは、ハウジング６５の壁内からバッフルユニット５７の壁内にかけて形成されたオイル供給通路９３を通って供給される。オイル供給ノズル９１が設けられた端壁６９は、上述のようにサンギヤ５１よりも後方に位置するので、オイル供給ノズル９１は、鉛直方向に対して前方に傾斜した向きに形成されている。

【0035】

オイル供給ノズル９１からサンギヤ５１に向けて噴射された潤滑油ＯＬの大部分は、図示しない排出経路を経て遊星歯車装置１外へ排出される。他方、オイル供給ノズル９１からサンギヤ５１に向けて噴射された潤滑油ＯＬによって形成されたオイルミストＯＭは、以下に説明する回収構造によって回収，排出される。

【0036】

本実施形態に係る歯車減速装置１も、歯車機構３（遊星歯車機構３Ｂ）から軸方向Ｃ２に離間して設けられて、当該歯車減速装置１内の正圧域から吐出されるオイルミストＯＭを回収するオイルミスト回収箱２３を備えている。具体的には、この例では、入力側軸受箱８１がオイルミスト回収箱２３を兼ねている。本実施形態における以下の説明において、入力側軸受箱８１を「オイルミスト回収箱２３」と称する場合がある。

【0037】

オイルミスト回収箱２３は、正圧域からオイルミスト回収箱２３内に流入したオイルミストＯＭが歯車機構３側へ流出するのを防止するバッフル壁２５を備えている。具体的には、この例におけるバッフル壁２５は、入力側軸受箱８１の入力軸挿通孔７７の内周部に設けられた壁部である。本実施形態の歯車機構３においては、図４に示すサンギヤ５１とプラネットギヤ５３との噛み込み領域Ｚ１が正圧域を形成する。他方、サンギヤ５１とプラネットギヤ５３との噛み外れ領域Ｚ２は負圧域を形成する。そこで、図５の入力側軸受箱８１の入力軸挿通孔７７の内周部において、正圧域である噛み込み領域Ｚ１に対向する部分にはオイル回収口２７を形成し、負圧域である噛み外れ領域Ｚ２に対向する部分を含む残りの部分にバッフル壁２５を設けている。すなわち、この例では、周方向に３つのバッフル壁２５が等間隔に設けられている。

【0038】

本実施形態では、オイルセパレータ３１は、軸受室内の空間を軸方向Ｃ２に隔離するように、つまり軸方向Ｃ２に直交する向きにオイルセパレータ３１が設けられている。

【0039】

入力側軸受箱８１内において、オイル回収口２７から流入したオイルミストＯＭは入力軸５９の軸方向Ｃ２に沿って前方に向かって流れ、オイルセパレータ３１を通過する際に潤滑油ＯＬと空気Ａにと分離される。オイルセパレータ３１によって分離された潤滑油ＯＬは、入力側軸受箱８１の底部に接続された図示しないオイル排出路へ排出される。

【0040】

本実施形態においても、オイルセパレータ３１によってオイルミストＯＭから分離された空気Ａを当該歯車減速装置１内の負圧域に還流する空気還流路３５が設けられている。具体的には、この例では、入力側軸受箱８１内の入力軸５９よりも上方の空間と、負圧域であるプラネットギヤ５３とリングギヤ５５との噛み外れ領域Ｚ３とを連通させる空気還流管３９が設けられている。

【0041】

以上説明した第２実施形態に係る歯車減速装置１によっても、装置内の正圧を利用することにより簡易な構造で効率的に歯車機構３周辺のオイルミストＯＭを回収することができる。特に、オイルミスト回収箱２３にバッフル壁２５を設けたことによって、確実にオイルミストＯＭを回収することが可能になる。

【0042】

なお、本発明が適用される歯車減速装置が備える歯車機構は、第１実施形態および第２実施形態に示した例に限定されない。

【0043】

以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0044】

１ 歯車減速装置
３ 歯車機構
２３ オイルミスト回収箱
２５ バッフル壁
３１ オイルセパレータ
ＯＭ オイルミスト
Ｚ１ 噛み込み領域（正圧域）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】