特許 7356806 軸装置、歯車機構及びオイルシール

(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】2023-09-27

(45)【発行日】2023-10-05

(54)【発明の名称】軸装置、歯車機構及びオイルシール

(51)【国際特許分類】

   F16H 57/029 20120101AFI20230928BHJP

   F16H 57/023 20120101ALI20230928BHJP

   F16J 15/3204 20160101ALI20230928BHJP

【ＦＩ】

F16H57/029

F16H57/023

F16J15/3204 201

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019029696

(22)【出願日】2019-02-21

(65)【公開番号】P2020133795

(43)【公開日】2020-08-31

【審査請求日】2022-01-21

(73)【特許権者】

【識別番号】503405689

【氏名又は名称】ナブテスコ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091982

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100105153

【弁理士】

【氏名又は名称】朝倉 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100127465

【弁理士】

【氏名又は名称】堀田 幸裕

(74)【代理人】

【識別番号】100141830

【弁理士】

【氏名又は名称】村田 卓久

(72)【発明者】

【氏名】林 祐介

(72)【発明者】

【氏名】藤川 友博

【審査官】畔津 圭介

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－１６３３７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５１－０１９１６３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００９－１０３２０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０３－１１９６６８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭４８－０８１２４７（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ ５７／０２９

Ｆ１６Ｈ ５７／０２３

Ｆ１６Ｊ １５／３２０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中心軸線を有する軸部材と、
前記軸部材の外周に前記軸部材と同心状に配置された筒部材と、
前記筒部材の端面に接する状態で固定され、前記軸部材の前記中心軸線と直交する平面上に存在する固定部、前記平面上に少なくとも一部が位置し前記軸部材と接触するシール部、及び前記固定部と前記シール部とを連結する連結部を有するオイルシールと、
を備え、
前記連結部が前記固定部に対し垂直かつ前記軸部材と同心の円筒状の垂直部と、前記垂直部よりも径方向内側に位置する内側部とを含み、
前記内側部が前記平面を通過し、
前記連結部は弾性体を含み、前記弾性体の少なくとも一部は前記円筒状の垂直部の径方向外側に位置する軸装置。

【請求項2】

前記固定部は前記オイルシールを固定する前記筒部材との取付孔を有する請求項１記載の軸装置。

【請求項3】

前記シール部は弾性体を含む請求項１又は２に記載の軸装置。

【請求項4】

中心軸線を有する軸部材と、
前記軸部材の外周に前記軸部材と同心状に配置された筒部材と、
前記軸部材の端面に接する状態で固定され、前記軸部材の前記中心軸線と直交する平面上に存在する固定部、前記平面上に少なくとも一部が位置し前記筒部材と接触するシール部、及び前記固定部と前記シール部とを連結する連結部を有するオイルシールと、
を備える軸装置。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか１項に記載の軸装置を備える歯車機構。

【請求項6】

中心軸線を有する軸部材の外周に前記軸部材と同心状に配置された筒部材の端面に接する状態で固定され、前記軸部材の前記中心軸線と直交する平面上に存在する固定部と、
前記平面上に少なくとも一部が位置し前記軸部材と接触するシール部と、
前記固定部及び前記シール部を連結する連結部と、
を備え、
前記連結部が前記固定部に対し垂直かつ前記軸部材と同心の円筒状の垂直部と、前記垂直部よりも径方向内側に位置する内側部とを含み、
前記内側部が前記平面を通過し、
前記連結部は弾性体を含み、前記弾性体の少なくとも一部は前記円筒状の垂直部の径方向外側に位置するオイルシール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、軸装置、歯車機構及びオイルシールに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、例えば特許文献１に開示されるような、電動機等の動力源から大きなトルクを出力するように構成された減速装置が知られている。この減速装置では、電動機から入力された回転駆動力を減速機構によって減速してピニオンに出力し、このピニオンに噛み合う歯車要素との間で、駆動力を発生させる。減速機構は、入力軸から入力された回転駆動力を減速して伝達するとともに、ピニオンが設けられた出力軸から出力するように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－１６３３７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、このような減速装置においては、出力側シール部材は、出力軸に螺合して軸受を保持するリング状の軸受保持部材の外周でシールさせている。この場合、出力側シール部材によるシール構造が大型化し、出力軸の軸方向長さが長くなるおそれがある。

【0005】

本開示はこのような点を考慮してなされたものであり、出力軸の軸方向長さを抑えることが可能な、軸装置、歯車機構及びオイルシールを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示による軸装置は、中心軸線を有する軸部材と、前記軸部材の外周に前記軸部材と同心状に配置された筒部材と、前記筒部材の端面に固定され、前記軸部材の前記中心軸線と直交する平面上に存在する固定部、前記平面上に少なくとも一部が位置し前記軸部材と接触するシール部、及び前記固定部と前記シール部とを連結する連結部を有するオイルシールと、を備える。

【0007】

本開示による軸装置において、前記固定部は前記オイルシールを固定する前記筒部材との取付孔を有しても良い。

【0008】

本開示による軸装置において、前記連結部が前記固定部に対し垂直かつ前記軸部材と同心の円筒状の垂直部を備えても良い。

【0009】

本開示による軸装置において、前記シール部は弾性体を含んでも良い。

【0010】

本開示による軸装置において、前記連結部は弾性体を含み、前記弾性体の少なくとも一部は前記円筒状の垂直部の径方向外側に位置しても良い。

【0011】

本開示による軸装置は、中心軸線を有する軸部材と、前記軸部材の外周に前記軸部材と同心状に配置された筒部材と、前記軸部材の端面に固定され、前記軸部材の前記中心軸線と直交する平面上に存在する固定部、前記平面上に少なくとも一部が位置し前記筒部材と接触するシール部、及び前記固定部と前記シール部とを連結する連結部を有するオイルシールと、を備える。

【0012】

本開示による歯車機構は、本開示による軸装置を備える。

【0013】

本開示によるオイルシールは、中心軸線を有する軸部材の外周に前記軸部材と同心状に配置された筒部材の端面に固定され、前記軸部材の前記中心軸線と直交する平面上に存在する固定部と、前記平面上に少なくとも一部が位置し前記軸部材と接触するシール部と、前記固定部及び前記シール部を連結する連結部と、を備える。

【発明の効果】

【0014】

本開示によれば、出力軸の軸方向長さを抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、一実施の形態による歯車機構及び軸装置を示す部分断面図。

【図2】図２は、一実施の形態による歯車機構及び軸装置を示す部分拡大断面図（図１のII部拡大図）。

【図3】図３は、一実施の形態によるオイルシールを示す部分断面斜視図。

【図4】図４は、第１の変形例による歯車機構及び軸装置を示す部分拡大断面図。

【図5】図５は、第２の変形例による歯車機構及び軸装置を示す部分拡大断面図。

【図6】図６は、第３の変形例による歯車機構及び軸装置を示す部分拡大断面図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照しながら一実施の形態について説明する。

【0017】

図１に示すように、本実施の形態に係る歯車機構１０は、ケース（筒部材）１１と、ケース１１内に収容される入力軸２０及び減速部３０と、一端部４０ａがケース１１から突出するとともに他端部が減速部３０に結合された出力軸（軸部材）４０と、を備えている。

【0018】

この歯車機構１０では、モータ（図示せず）から入力軸２０を介して入力された回転が、減速部３０によって減速されて出力軸４０から出力される。出力軸４０におけるケース１１から突出した一端部４０ａには、駆動ギア（歯車）４１が設けられている。駆動ギア４１に噛み合う被動ギヤ（図示せず）に、入力軸２０から入力された回転が減速されて伝達される。なお、入力軸２０及び減速部３０としては、例えば従来公知のものを用いることができるので、ここでは詳細な説明を省略する。

【0019】

図中において、Ｌ１は、出力軸４０の中心軸線を示している。出力軸４０は、中心軸線Ｌ１を中心として回転する。以下では、単に「軸方向」と記す場合、この方向は、中心軸線Ｌ１上を延びる方向又は中心軸線Ｌ１に平行な方向を意味する。また、中心軸線Ｌ１に直交する方向を径方向と呼び、中心軸線Ｌ１周りの方向を周方向と呼ぶ。

【0020】

ケース１１は、全体として略筒形状からなり、その一端部１１ａ（出力軸側端部）からは、出力軸４０が突き出している。このケース１１の内面には、環状の軸受収容溝１６が形成されている。軸受収容溝１６には、軸受１７が装着されている。図示の軸受１７は、円錐ころ軸受であり、径方向外側に位置する外輪部材１７ａと径方向内側に位置する内輪部材１７ｂとを有する。軸受１７は、その外輪部材１７ａを、軸受収容溝１６の天面に軸方向で当接又は近接させると共に、軸受収容溝１６の側面に径方向で当接又は近接させている。これにより、軸受１７が軸受収容溝１６に取り付けられている。また、軸受１７の内輪部材１７ｂの内周側には、出力軸４０が挿入されている。これにより、ケース１１が出力軸４０の外周に出力軸４０と同心状に配置され、出力軸４０が、ケース１１に回転自在に保持されている。また、ケース１１には、後述するようにオイルシール５０が固定されている。

【0021】

出力軸４０の一端部には、上述したように駆動ギア４１が設けられている。この駆動ギア４１は、平歯車からなり、複数（この場合は１４個）の歯（山部）４２と、各歯４２の間に設けられた歯４２と同数（この場合は１４個）の谷部４３とを有している。

【0022】

また、中心軸線Ｌ１の軸方向において、駆動ギア４１とケース１１との間には、オイルシール５０が配置されている。このオイルシール５０は、ケース１１と出力軸４０との間の隙間を埋めるよう、平面略円環形状を有しており、ケース１１に対して複数（例えば４本）のボルト（締結部材）５５によって固定されている。すなわち、ケース１１の端面１１ｂには、ボルト５５が螺着される複数のボルト孔１１ｃが周方向に沿って形成されており、このボルト孔１１ｃに挿入されたボルト５５によって、オイルシール５０がケース１１に固定されている。なお、オイルシール５０をケース１１に固定する締結部材としては、六角ボルト、六角穴付ボルト等のボルトのほか、ねじ等であっても良い。

【0023】

本実施の形態においては、少なくとも、上述した出力軸（軸部材）４０と、ケース（筒部材）１１と、オイルシール５０とによって、軸装置１５が構成されている。

【0024】

なお、本実施の形態に係る歯車機構１０は、例えば偏心揺動型の減速機であっても良い。この歯車機構１０は、例えば、風車のタワーに対してナセルを回転させるようにヨー駆動するヨー駆動装置、又は、ナセル側のハブに対してブレードの軸部を回転させるようにピッチ駆動するピッチ駆動装置に用いる減速機として好適である。なお、歯車機構１０は、風車用に限らず、各種産業用機械又は建設機械等において用いることもできる。また、本実施の形態による歯車機構１０は、減速機の他に増速機等、歯車を含む各種変速機構に用いられても良い。

【0025】

次に、図２及び図３を参照して本実施の形態によるオイルシール５０について説明する。

【0026】

図２及び図３に示すように、本実施の形態によるオイルシール５０は、平面状の固定部５１と、固定部５１が存在する平面Ｓ上に位置する、弾性体５４ａを含む主リップ部（シール部ともいう）５４とを備えている。固定部５１と主リップ部５４との間には、連結部５７が配置されている。主リップ部５４は、連結部５７の一端に環状に形成された弾性体５４ａのうち出力軸４０とのシールに寄与する部分であり、出力軸４０と接触する部分だけでなく、出力軸４０と接触しないが弾性体で形成される部分も含まれる。

【0027】

固定部５１は、平面視円環形状の平板状であり、金属から構成される。固定部５１は、中心軸線Ｌ１と直交する平面Ｓ上に存在している。ここで、固定部５１が存在する平面Ｓとは、固定部５１の上面（ケース１１の端面１１ｂと接する面）が存在する平面Ｓをいう。また、固定部５１は、ケース１１の各ボルト孔１１ｃに対応する位置に、それぞれボルト５５が挿入される平面視円形状の取付孔５１ａを有している。各取付孔５１ａは、固定部５１を厚さ方向に貫通する貫通孔からなる。このように、固定部５１が、ケース１１とオイルシール５０とを固定するための取付孔５１ａを有することにより、オイルシール５０をケース１１の端面１１ｂに安定して固定することができる。

【0028】

連結部５７は、固定部５１と主リップ部５４とを互いに連結するものであり、径方向外側に位置する垂直部５２と、径方向内側に位置する内側部５３とを含む。また、連結部５７は、弾性体５２ａ、５３ａと金属部５２ｂ、５３ｂとを含む。

【0029】

連結部５７の垂直部５２は、固定部５１から軸方向に上側（入力軸２０側）に延びている。垂直部５２は、固定部５１（平面Ｓ）に対し垂直かつ出力軸４０と同心状に延びる円筒状の部材である。この垂直部５２は、径方向外側に位置する弾性体５２ａと、径方向内側に位置する金属部５２ｂとを有する。弾性体５２ａと金属部５２ｂとは一体成形等により一体化されている。弾性体５２ａは、例えばゴム等の弾力性をもつ材料からなる。この弾性体５２ａは、ケース１１の一端部１１ａの内面に密着し、ケース１１を径方向外側に向けて弾性的に押圧している。これにより、オイルシール５０とケース１１とがシールされている。

【0030】

内側部５３は、垂直部５２の上端（入力軸２０側端部）から主リップ部５４に向けて径方向に延びている。この内側部５３は、平面視円環形状の板からなる。また内側部５３は、径方向外側に位置する傾斜部５３ｃと、径方向内側に位置する平坦部５３ｄとを有する。このうち傾斜部５３ｃは、径方向内側に向かうにつれて、下側（駆動ギア４１側）に向けて傾斜している。また、内側部５３は、上側（入力軸２０側）に位置する弾性体５３ａと、下側（駆動ギア４１側）に位置する金属部５３ｂとを有する。弾性体５３ａと金属部５３ｂとは一体成形等により一体化されている。弾性体５３ａは、例えばゴム等の弾力性をもつ材料からなる。なお、内側部５３の弾性体５３ａは、必ずしも設けられていなくても良い。

【0031】

なお、連結部５７は、少なくともその一部が平面Ｓより上方（入力軸２０側）に突き出しており、軸受１７の下側（駆動ギア４１側）の空間に収容されている。これにより、軸受１７の下側の空間を有効利用することができる。

【0032】

主リップ部５４は、略円筒形状又は筒状の略円錐台形状の部材であり、弾性体５４ａを含んでいる。この場合、主リップ部５４は、全体として弾性体５４ａから構成されているが、他の部材（例えば金属部材）を含んでいても良い。主リップ部５４は、少なくともその一部が平面Ｓ上に位置しており、すなわち主リップ部５４と平面Ｓとが互いに交わっている。これにより、オイルシール５０を軸方向に短くすることができる。また、主リップ部５４は、その径方向外側に、スプリング５６が嵌め込まれる円環溝５４ｂを有している。スプリング５６は、円環状であり、周方向全体にわたって延びている。このスプリング５６は、円環溝５４ｂに嵌め込まれて、主リップ部５４を径方向内側に押し付ける。また、主リップ部５４は、軸受１７の内輪部材１７ｂの下方において、出力軸４０に接触している。これにより、出力軸４０が、主リップ部５４に対して回転自在かつ主リップ部５４との間で密閉された状態で保持されている。また、主リップ部５４は、径方向外側に延びる保持部５４ｃを有し、保持部５４ｃによって、内側部５３の金属部５３ｂが脱落しないように保持されている。

【0033】

なお、本実施の形態において、主リップ部５４の弾性体５４ａと、内側部５３の弾性体５３ａと、垂直部５２の弾性体５２ａとは、ニトリルゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、ふっ素ゴム、エチレンプロピレンゴム等の弾性部材から一体に作製される。また、内側部５３の金属部５３ｂと、垂直部５２の金属部５２ｂと、固定部５１とは、ステンレス鋼等の金属部材から一体に作製される。

【0034】

次に、本実施の形態の作用について説明する。

【0035】

図１に示す歯車機構１０において、図示しないモータによって入力軸２０が回転する。次に、入力軸２０の回転は、減速部３０によって減速され、減速部３０から出力軸４０に伝達される。これにより出力軸４０が回転し、駆動ギア４１からトルクを伝達することが可能となる。

【0036】

このように出力軸４０が回転する際、オイルシール５０の主リップ部５４は、出力軸４０に接触して摺動する。この場合、オイルシール５０は、ケース１１と出力軸４０との間の環状の隙間を封止する。このように、オイルシール５０を設けることにより、ケース１１の内部に充填された潤滑剤が、ケース１１と出力軸４０との間から漏洩することを防止することができる。

【0037】

本実施の形態によれば、出力軸４０の中心軸線Ｌと直交する平面Ｓ上に存在する平面状の固定部５１がケース１１の端面１１ｂに固定されている。また、オイルシール５０の主リップ部５４は、その少なくとも一部が固定部５１が存在する平面Ｓ上に位置している。このように、オイルシール５０のうち、平面Ｓよりも下方（駆動ギア４１側）に位置する部分を少なくすることにより、オイルシール５０の構造を簡潔化することができる。また、オイルシール５０の軸方向長さを抑えることにより、出力軸４０の軸方向長さを抑えることができる。

【0038】

また本実施の形態によれば、固定部５１は、ケース１１との取付孔５１ａを有するので、オイルシール５０をケース１１に安定して固定することができる。

【0039】

また本実施の形態によれば、連結部５７が固定部５１に対し垂直かつ出力軸４０と同心の円筒状の垂直部５２を備えている。これにより、オイルシール５０とケース１１とが広い面積で接触するので、オイルシール５０をケース１１に安定して固定することができる。

【0040】

また本実施の形態によれば、弾性体５２ａ、５３ａの少なくとも一部（弾性体５２ａ）は円筒状の垂直部５２の径方向外側に位置する。これにより、ケース１１にオイルシール５０を位置決めし、オイルシール５０とケース１１との密閉性を向上させることができる。

【0041】

また本実施の形態によれば、垂直部５２の径方向外側に位置する弾性体５２ａが、主リップ部５４の弾性体５４ａと同一部材である。これにより、オイルシール５０とケース１１との密閉性、及びオイルシール５０と出力軸４０との密閉性を向上させることができる。

【0042】

（変形例）
次に、図４乃至図６を参照して上記実施の形態の各変形例について説明する。図４乃至図６は本実施の形態の各変形例を示す図である。図４及び図５に示す各変形例は、オイルシール５０の構成が異なるものであり、他の構成は上述した実施の形態と略同一である。また図６に示す変形例は、オイルシール５０の取付方向が異なるものであり、他の構成は上述した実施の形態と略同一である。図４乃至図６において、図１乃至図３に示す形態と同一部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【0043】

（第１の変形例）
図４は、第１の変形例による歯車機構１０及び軸装置１５を示す部分断面図である。図４に示す歯車機構１０のオイルシール５０において、固定部５１と、垂直部５２の金属部５２ｂとは、互いに別部材から構成されている。一方、内側部５３の金属部５３ｂと、垂直部５２の金属部５２ｂとは、一体に構成されている。また、固定部５１は、その径方向内側に支持部５１ｂを有している。この支持部５１ｂは、垂直部５２の金属部５２ｂを支持している。このような構成により、オイルシールの製作性を向上することができ、歯車機構部（減速部３０等）からの内圧の上昇に対向することができる。

【0044】

（第２の変形例）
図５は、第２の変形例による歯車機構１０及び軸装置１５を示す部分断面図である。図５に示す歯車機構１０のオイルシール５０において、固定部５１と、垂直部５２の金属部５２ｂとは、互いに別部材から構成されている。一方、内側部５３の金属部５３ｂと、垂直部５２の金属部５２ｂとは、一体に作製されている。この場合、内側部５３の弾性体５３ａは、金属部５３ｂよりも下方（駆動ギア４１側）に位置している。また、垂直部５２は、内側部５３の径方向外側から上方（入力軸２０側）に向けて延びている。このような構成により、オイルシールの製作性を向上することができ、歯車機構部（減速部３０等）からの内圧の上昇に対向することができる。

【0045】

（第３の変形例）
図６は、第３の変形例による歯車機構１０及び軸装置１５を示す部分断面図である。図６に示す歯車機構１０及び軸装置１５において、オイルシール５０の固定部５１は、出力軸４０の端面４０ｂに固定されている。出力軸４０の端面４０ｂには、ボルト５５が螺着される複数のボルト孔４４が周方向に沿って形成されており、このボルト孔４４に挿入されたボルト５５によって、オイルシール５０が出力軸４０に固定されている。また固定部５１は、中心軸線Ｌ１と直交する平面Ｓ上に存在し、主リップ部５４は、平面Ｓに少なくとも一部が位置するとともにケース１１と接触している。連結部５７は、固定部５１と主リップ部５４とを連結している。このような構成により、オイルシール５０の軸方向長さを抑え、出力軸４０の軸方向長さを抑えることができる。

【0046】

以上、実施の形態及び変形例について説明したが、本実施の形態及び変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記本実施の形態及び変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0047】

１０ 歯車機構
１１ ケース（筒部材）
１６ 軸受収容溝
１７ 軸受
２０ 入力軸
３０ 減速部
４０ 出力軸（軸部材）
４１ 駆動ギア（歯車）
４２ 歯（山部）
４３ 谷部
５０ オイルシール
５１ 固定部
５２ 垂直部
５３ 内側部
５４ 主リップ部（シール部）
５５ ボルト（締結部材）
５６ スプリング
５７ 連結部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】