JP5048823B2 - 減速機 - Google Patents

Description

本発明は、減速機に関する。

例えば、冷却塔のクーリングファン等を駆動するための減速機にあっては、設置環境上の熱負荷が高い。また、このような特殊な設置環境でなくても、例えば連続運転される減速機は、特に夏場において厳しい熱負荷状態となることが多い。

このような用途で使用される減速機に対し、例えば特許文献１において、減速機に冷却ファンを設ける冷却構造が提案されている。図６に示されるように、この冷却ファン２は、相応の回転速度を得るために、高速で回転している入力軸３に一体的に取付けられている。また、減速機４には、オイルポンプ５が付設されており、ケーシング６内の潤滑油を循環させることによって該ケーシング６内の各部の冷却が行えるように構成されている。なお、減速機４自体は、入力軸３のほかに中間軸７、出力軸８を有する平行軸型のヘリカル２段減速機である。

一方、特許文献２においては、冷却ファンからの風をフィン付きのいわゆるオイルクーラーユニット（潤滑油通路内の潤滑油の冷却装置）に直接当て、減速機の潤滑油の冷却を行う構造が開示されている。また、特許文献２においては、更に、冷却ファンの外側位置に、その内周にスパイラル状の突起を有するファンカバーを設ける冷却構造も提案されている。該ファンカバーには吐出口が設けられており、該吐出口と潤滑油通路との間に冷却ファンによって発生された風が通る風路が形成されている。

特開２００３−３２２２２４号公報 特開平８−１０５５２１号公報

しかしながら、特許文献１のような、減速機に冷却ファンを取り付ける冷却手法は、容積の大きい減速機のケーシング全体を冷却しようとすることになるため、温度低減効果が低い。

また、特許文献２のような、オイルクーラーユニットを装備する減速機は、潤滑油自体の温度を低めることができるため、相応の冷却効果は期待できるものの、高価であり、装置も複雑となる。また、減速機全体の大きさや重量も増大してしまうため、広めの設置場所を必要とする。

本発明は、このような従来の問題を解消するためになされたものであって、構造が簡単で安価であり、かつ、最も熱負荷が高くなり易い部分を効率的に冷却することのできる減速機を提供することをその課題としている。

本発明は、歯車軸を支持する第１の軸受と、前記歯車軸が貫通しているケーシング面における該歯車軸付近のケーシング面から突出して形成され前記第１の軸受を収容する軸受ケーシング部を有する減速機ケーシングと、前記歯車軸の、前記軸受ケーシング部に対して冷却風を供給可能とする位置に付設された冷却ファンと、該冷却ファン及び前記軸受ケーシング部を覆うとともに前記減速機ケーシングの側面を覆って前記第１の軸受とは別の第２の軸受へ延在され、該冷却ファンによって発生される前記冷却風を該軸受ケーシング部から前記第２の軸受へ誘導するファンカバーとを備えたことにより、上記課題を解決したものである。

本発明においては、冷却が真に必要な部分というのは、減速機全体において均等に生じているわけではないことに着目し、冷却を必要とするのが歯車軸（例えば入力軸）の軸受部分であり、それを収容する軸受ケーシング部をケーシング面から突出して形成した。

そのため、当該軸受部分は、そのほとんどを専用の軸受ケーシング部で囲まれることになり、該軸受ケーシング部の広い外側面を熱の発散に有効に寄与させることができる。この広い外側面を利用して、熱の発散を効率的に行うことができる。

簡単な構成で、且つ減速機の本来の伝達トルクを低減させることなく意図する冷却を実現することができる。

本発明に係る実施形態の一例が適用された減速機の断面図 同平面図 同冷却フィン付近を示す、図１、図２の矢視III視図 比較例に係る減速機の断面図 同平面図 冷却機能に配慮した従来の減速機の一例を示す断面図

以下本発明の実施形態の一例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態が適用された減速機の断面図、図２はその平面図である。

この減速機１０は、ヘリカルギヤを用いた平行軸型の２段減速機であり、図示せぬモータと連結されて使用される。減速機１０は、モータからの動力をキー１２を介して受け取る入力軸１４のほか、中間軸１６、出力軸１８の各歯車軸を備える。

入力軸１４は一対の軸受２０、２２によって支持され、第１ヘリカルピニオン２４が装着されている。中間軸１６は軸受２６、２８によって支持され、該第１ヘリカルピニオン２４と噛合する第１ヘリカルギヤ３０と第２ヘリカルピニオン３２が装着されている。出力軸１８は軸受３４、３６によって支持され、中間軸１６上の第２ヘリカルピニオン３２と噛合する出力ギヤ３８が装着されている。各軸受２０、２２、２６、２８、３４、及び３６は、ヘリカルピニオン或いはヘリカルギヤの回転等に起因して、各歯車軸（１４、１６、１８）に加わるアキシャル荷重を受け止めるために、それぞれテーパードローラ型の軸受とされている。このうち入力軸１４を支持している一対の軸受２０、２２のうちモータ側の軸受２０については、これ自体で両方向のアキシャル荷重を受け止め可能な双方向型とされている。

入力軸１４は、高速で回転しており、軸受２０、２２における摩擦による温度上昇が大きく、熱負荷上厳しい状態に置かれている。

そこで、この実施形態では、入力軸（歯車軸）１４を支持している一対の軸受２０、２２のうち、モータ側の軸受２０の近傍に対して本発明を適用している。より具体的には、該軸受２０（の少なくとも半分以上）を、減速機１０のケーシング４０の入力軸１４付近の基本中心ライン（小さな突起等を無視した中心ライン）Ｌ１の外側に配置している。

一方、減速機１０のケーシング４０は、当該軸受２０を収容する軸受ケーシング部４４を有している。この軸受ケーシング部４４は、軸受２０の外側シフトに対応し、入力軸１４が貫通しているケーシング面４０Ａにおける該入力軸１４近傍の表面４０Ａ１から突出した状態で形成されている。なお、軸受ケーシング部４４の先端と入力軸１４との間にはオイルシール４８が装着され、ケーシング４０内外の気密性が保持されている。

軸受ケーシング部４４の外側面４４Ａは、図３に示されるように、その一部が鉛直方向に平行にカットされており、一対の平面部５０（５０Ａ、５０Ｂ）が形成されている。この平面部５０には、それぞれ冷却フィン５２（５２Ａ、５２Ｂ）が、ボルト（図示略）等の手段により着脱自在に取付けられている。

また、図３には描写されていないが、図１、図２に示されるように、入力軸１４には、冷却ファン取付部材５４が圧入または図示せぬボルトによって装着されており、ボルト５６を介して該冷却ファン取付部材５４に冷却ファン５８が取付けられている。

また、減速機１０のケーシング４０には、この冷却ファン５８に対し、軸受ケーシング部４４及び冷却フィン５２ごと覆うファンカバー６０が、ボルト（図示略）等によって取付けられている。ファンカバー６０の一部は、減速機１０のケーシング４０の側面４０Ｂを通って減速機１０の反モータ側にまで延在されており、ケーシング４０の側面４０Ｂ及び背面４０Ｃとの間に形成される風路６２を介して入力軸１４の反モータ側の軸受２２の近傍をも冷却可能な構成とされている。

次にこの実施形態に係る減速機１０の作用を説明する。

図示せぬモータのモータ軸が回転すると、キー１２を介して該モータ軸と連結されている入力軸１４が回転する。入力軸１４が回転すると、第１ヘリカルピニオン２４及び第１ヘリカルギヤ３０の噛合を介して中間軸１６が回転し、更に、第２ヘリカルピニオン３２及び出力ギヤ３８の噛合を介して出力軸１８が回転する。

このとき、入力軸１４の回転に伴って冷却ファン５８が該入力軸１４と一体的に回転し、ケーシング４０の軸受ケーシング部４４に対して冷却風を供給する。軸受ケーシング部４４は、ケーシング４０の入力軸１４付近の表面４０Ａ１よりも突出しているため、その表面積が大きい。しかも、この軸受ケーシング部４４の外側面４４Ａ（具体的にはその平面部５０）に一対の冷却フィン５２（５２Ａ、５２Ｂ）が取付けられているため、軸受２０付近の放熱面積は非常に大きく確保されており、該軸受２０付近の熱が効率的に放射される。

また、更に、冷却ファン５８が冷却フィン５２の近傍の温められた空気を常時他の場所に運び去るため、冷却フィン５２の近傍にはより熱交換のし易い冷たい空気が絶えず供給されるようになり、放熱が一層促進される。この冷却ファン５８による空気の流れは、ファンカバー６０によって無駄に発散されることなくケーシング４０の側面４０Ｂや背面４０Ｃに沿うように導かれるため、該ケーシング４０の側面４０Ｂや背面４０Ｃ、特にその入力軸１４の反モータ側の軸受２２付近も効率的に冷却される。

また、軸受ケーシング部４４の外側面４４Ａには平面部５０が形成されており、冷却フィン５２は、該平面部５０に着脱自在に配置されている。そのため、用途によって、あるいは環境が変化したときには、例えば冷却フィン５２をより大型のものに付け替えたり、あるいは設置場所の関係で、片側のみ（例えば図３の右側の冷却フィン５２Ａのみ）を取り付けた状態で使用したりすることも可能であり、取付の自由度が大きい。

なお、上記実施形態においては、ヘリカルギヤセットを有する２段の平行軸型の減速機１０が示されていたが、本発明における減速機は、その減速形態については特に限定されない。例えば、図４及び図５に示されるように、冷却しようとする歯車軸（この場合は入力軸）１１４のほかにこれと直交する歯車軸（この場合は中間軸１１６及び出力軸１１８）を有する、いわゆる直交減速機であっても、本発明の効果をほぼ同様に得ることができる。この図４、図５の場合（比較例）においては、入力軸１１４の先端にベベルピニオン１２４が装備されており、中間軸１１６にはこのベベルピニオン１２４と噛合するベベルギヤ１３０が取付けられている。

しかしながら、この比較例においても、入力軸１１４のモータ（図示略）側の軸受１２０が、減速機１１０のケーシング１４０における該入力軸１１４付近の基本中心ラインＬ２の外側に配置されており、これに対応して軸受ケーシング部１４４が、入力軸１１４が貫通しているケーシング面１４０Ａの入力軸１１４付近の表面１４０Ａ１よりも突出している。また該軸受ケーシング部１４４の外側面１４４Ａには、冷却フィン１５２（１５２Ａ、１５２Ｂ）が取付けられている。従ってこの比較例においても、軸受ケーシング部１４４の突出と冷却フィン１５２の配置の相乗効果により効率的な冷却ができる。

なお、この比較例においても減速機１１０に冷却ファン１５８及びファンカバー１６０が付設されている。ただし、この比較例においては、ファンカバー１６０は、減速機１１０のケーシング１４０が入力軸１１４の軸方向に長いことを考慮し、ファンカバー１６０の反モータ側にリング状の開口１６０Ａを形成し、この開口１６０Ａを介して減速機１１０のケーシング１４０全体の冷却が行えるように設計してある。

その他の構成については、先の実施形態とほぼ同様であるため、図中で同様の機能を有する部分に下２けたが同一の符号を付すにとどめ、重複説明を省略する。

なお、上記実施形態及び比較例においては、冷却フィン及び冷却ファンを取付ける歯車軸として入力軸が選択されていたが、本発明においては取付け対象となる歯車軸は特に入力軸に限定されない。例えば設置場所との関係で、中間軸や出力軸等の入力軸以外の歯車軸付近の冷却が必要な場合には、入力軸に代えて、あるいは入力軸と共に、当該歯車軸の軸受を収容する軸受ケーシング部を、その近傍のケーシング面の表面から突出させるようにしてもよい。入力軸以外の歯車軸のみに本発明を適用してもよく、また、特定の歯車軸の双方の軸受に対し、本発明を適用してもよい。何れの場合も、当該歯車軸の軸受付近を先の実施形態と同様に効率的に冷却することができる。

また、本発明においては、軸受ケーシング部の外側面の一部に平面部を備え、この平面部を利用して簡易に冷却フィンが取り付けられるように配慮していたが、平面部の形成は必ずしも必要ではない。

更には、上記実施形態においては、冷却フィンを着脱自在とし、例えば大きさの異なる（あるいは冷却能力の異なる）冷却フィンに取り換えたり、設置場所との関係で軸受ケーシング部の外側面の特定の一部にのみ冷却フィンを取り付けることを可能としていたが、本発明に係る冷却フィンは必ずしも着脱自在とされている必要はなく、固定的に設けられるものであってもよい。

本発明は、熱負荷の厳しい環境或いは運転条件の下で使用される減速機に適用可能である。

１０…減速機
１４…入力軸（歯車軸）
１６…中間軸（歯車軸）
１８…出力軸（歯車軸）
２０、２２、２６、２８、３４、３６…軸受
４０…ケーシング
４０Ａ…ケーシング面
４０Ａ１…表面
４２Ａ…面
４４…軸受ケーシング部
４４Ａ…外側面
４６…側部
４８…オイルシール
５０…平面部
５２…冷却フィン
５４…冷却ファン取付部材
５８…冷却ファン
６０…ファンカバー
６２…風路
Ｌ１…基本中心ライン

Claims (3)

1. 歯車軸を支持する第１の軸受と、
   前記歯車軸が貫通しているケーシング面における該歯車軸付近のケーシング面から突出して形成され前記第１の軸受を収容する軸受ケーシング部を有する減速機ケーシングと、
   前記歯車軸の、前記軸受ケーシング部に対して冷却風を供給可能とする位置に付設された冷却ファンと、
   該冷却ファン及び前記軸受ケーシング部を覆うとともに前記減速機ケーシングの側面を覆って前記第１の軸受とは別の第２の軸受へ延在され、該冷却ファンによって発生される前記冷却風を該軸受ケーシング部から前記第２の軸受へ誘導するファンカバーと
   を備えた減速機。
2. 請求項１において、更に、
   前記軸受ケーシング部の外側面に該軸受ケーシング部を冷却するための冷却フィンが配置された減速機。
3. 請求項１または２において、
   前記減速機が、前記歯車軸と直交する他の歯車軸を備える減速機。

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