JP5822817B2 - 車輪駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、車輪を駆動する車輪駆動装置に関する。

フォークリフト等の作業車両の車輪を駆動する車輪駆動装置において、装置内に減速機構が組み込まれたものが知られている。このような構造の車輪駆動装置では、減速機構の外側に、タイヤが装着されるホイールハブが配置されているものがある。図１は、特許文献１に記載の車輪駆動装置の断面図である。車輪駆動装置のハウジング９はボルトＢによってフランジＣに固定され、フランジＣはボルト穴Ｄに挿通されるボルトによって図示しない車体に固定される。ハウジング９内には、減速機である遊星歯車機構Ｅとディスクブレーキ６とが収められている。装置の車体外側に位置するハブ１２には、ボルトＡによって図示しないホイールが締結される。ハブ１２は、出力キャリア１１の内周に形成されたスプラインを介して連結されるとともに、ボルトＦによって軸方向に固定されている。

国際公開第００／３６３１７号公報

特許文献１に記載の車輪駆動装置では、ハブ１２がボルトＦによって出力キャリア１１に固定されているので、車輪駆動装置の全体を車体から取り外したとしても、図示しないモータ側（図１の右側）から順番に部品を分解していかなければ、例えば出力キャリア１１を回転支持する軸受Ｇを点検・交換することができない。このため、車輪駆動装置内の軸受などの部品のメンテナンス性に問題がある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、車輪駆動装置の全体を車体から取り外すことなく、装置内の消耗部品の検査および交換が可能である構造を提供することにある。

本発明のある態様の車輪駆動装置は、遊星歯車と内歯歯車とを有する遊星歯車機構と、内歯歯車と一体化されたケーシングであって、ホイールが取り付けられ内歯歯車の回転をホイールに伝達するケーシングと、遊星歯車よりも車体内側でケーシングの内周側に嵌入され、ケーシングを回転自在に支持する軸受と、を備え、軸受の外輪の内径が、遊星歯車の外径よりも大きくされている。

この態様によると、車輪駆動装置からケーシングを取り外すとき、遊星歯車よりも車体内側でケーシングの内周面に嵌入されている軸受の外輪が遊星歯車の歯先と干渉しないため、ケーシングを容易に取り外すことができる。したがって、車輪駆動装置の全体を車体から取り外さずに、遊星歯車よりも車体内側に配置されている軸受の検査および交換を容易に行うことができ、メンテナンス性が向上する。

なお、遊星歯車機構は、単純遊星型、偏心揺動型のいずれであってもよい。偏心揺動型の場合、「遊星歯車の外径」とは、中心軸を法線とする面内で揺動する外歯歯車の最外径（歯先円）のことを指すが、単純遊星型の場合は、太陽歯車の回りを回転する２以上の遊星歯車の、太陽歯車の中心軸から最も遠い点（遊星歯車の歯先のうち、太陽歯車の中心から最も遠い点）を結ぶ円の外径のことを指す。

以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、車輪駆動装置の全体を車体から取り外すことなく、装置内の消耗部品の検査および交換を行うことが可能になる。

従来技術に係る車輪駆動装置の断面図である。 （ａ）は、本発明の一実施形態に係る車輪駆動装置を中心軸を含む鉛直面で切断したときの断面図であり、（ｂ）は、（ａ）内のＦ部の拡大図である。 図２（ａ）内のＧ−Ｇ線に沿った断面図である。

図２（ａ）は、本発明の一実施形態に係る車輪駆動装置１００を中心軸を含む鉛直面で切断したときの断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）内のＦ部の部分拡大図である。また、図３は、図２（ａ）内のＧ−Ｇ線に沿った、中心軸に対して垂直な面で切断したときの断面図である。車輪駆動装置１００は、例えばフォークリフト等の作業車両に使用される。

車輪駆動装置１００は、単純遊星型の遊星歯車機構の一種である減速機１０と、図２（ａ）の左側すなわち車体内側で減速機１０に連結される図示しないモータとを備える。

モータの出力軸は、減速機１０の入力軸１６と兼用される。入力軸１６の外側面の一部には、遊星歯車機構の太陽歯車として機能する外歯歯車１６Ａが圧入されている。なお、必要な減速比に応じて、減速機１０の前段に、平行軸歯車機構や遊星歯車機構等の他の減速機構を設けてもよい。

外歯歯車１６Ａに外接噛合して、複数（図示の例では三つ）の遊星歯車２４が配置されている。遊星歯車２４は、内歯歯車２８に内接噛合している。内歯歯車２８は、ケーシング３０の内周面に一体形成されている。なお、内歯歯車２８とケーシング３０とを別々に形成した後、一体となるように結合してもよい。

遊星歯車２４の軸方向車体側（車体内側）には車体フレーム（図示せず）に固定される第１キャリア体３４が配置され、軸方向反車体側（車体外側）にはボルト３６およびキャリアピン２０を介して第１キャリア体３４と一体に連結された第２キャリア体３８が配置されている。

キャリアピン（遊星軸）２０は、第１キャリア体３４に形成された凹部３４Ｄと、第２キャリア体３８に形成された凹部３８Ａとにその両端がそれぞれ圧入されている。キャリアピン２０の中間部の外側面と遊星歯車２４とは、複数の円筒形ころ２２を介して接している。これにより、キャリアピン２０によって、遊星歯車２４を自転自在に支持するとともに、中心軸に対する公転運動を拘束している。複数の円筒形ころ２２は、両端に配置されたプレート２３によって軸方向の移動が規制されている。

第１キャリア体３４のうち、遊星歯車２４を支持していない部分には、軸方向外側に延び出す柱部３４Ｃが形成されている。この柱部３４Ｃの軸方向外側端面にはねじ穴３４Ｆが形成されている。第２キャリア体３８の柱部３４Ｃに面する部分には、座ぐり孔３８Ｃが形成されている。座ぐり孔３８Ｃを通してねじ穴３４Ｆにボルト３６をねじ込むことで、第１キャリア体３４と第２キャリア体３８とが締結される。

第２キャリア体３８には、車体外側に面する端面から凹部３８Ａに貫通する抜きタップ３８Ｂが設けられている。この抜きタップ３８Ｂにボルトをねじ込んでキャリアピン２０の端面を車体内側に押すことによって、凹部３８Ａに圧入されているキャリアピン２０から、第２キャリア体３８を容易に取り外すことが可能になる。このような抜きタップを第２キャリア体３８の座ぐり孔３８Ｃの近傍に設けてもよい。この場合、第１キャリア体３４の柱部３４Ｃと第２キャリア体３８との接触面を、抜きタップへのボルトのねじ込みによって車体内側に向けて押し出して、キャリアピン２０から第２キャリア体３８を取り外すことができる。

減速機１０のケーシング３０は略円筒形をなしている。ケーシング３０の車体内側の内周に形成された凹部３０Ａに第１主軸受４６が嵌入されており、第１主軸受４６を介して第１キャリア体３４の外周にケーシング３０が回転自在に支持される。また、ケーシング３０は車体外側に縮径部を有しており、この縮径部の内周に形成された凹部３０Ｃに第２主軸受４７が嵌入されている。この第２主軸受４７を介して第２キャリア体３８の外周にケーシング３０が回転自在に支持される。なお、第１および第２主軸受４６、４７は、ケーシング３０に対して圧入されていてもよいし、隙間嵌めされた後に図示しない止め輪でケーシング３０に固定されてもよい。

ケーシング３０の車体外側の端面には、ボルト４９によってホイール４８が連結され、このホイール４８にフォークリフト（図示せず）のタイヤ５０が装着される。減速機１０は、タイヤ５０の軸方向範囲内（図２の二点鎖線の範囲内）に収められている。

第２キャリア体３８の外周面に形成されたねじ穴にはベアリングナット５６が螺合されている。第２主軸受４７の内輪４７Ｃがベアリングナット５６の左端面と接触し、第２主軸受４７の外輪４７Ｂはケーシング３０の凹部３０Ｃと接触している。また、第１主軸受４６の外輪４６Ｂがケーシング３０の凹部３０Ａと接触し、第１主軸受４６の内輪４６Ｃが第１キャリア体３４に形成された内輪規制面３４Ａと接触している。この結果、第１および第２主軸受４６、４７が嵌入されたケーシング３０の軸方向の移動は、ベアリングナット５６によって規制されている。

第２キャリア体３８とケーシング３０と主軸受４６、４７とを組み付ける際に、ベアリングナット５６の押し込み量を変更することで、主軸受４６、４７に与える与圧を調整することができる。

ベアリングナット５６の車体外側には、該ベアリングナットを外部から覆うカバー６０がボルト６２によってケーシング３０の端面に取り付けられる。

第１主軸受４６の内輪４６Ｃは、第１キャリア体３４の外周に形成された軸受配置面３４Ｇに外嵌されている。内輪４６Ｃの軸方向の移動は、車体内側の内輪規制面３４Ａによって規制されている。

第１主軸受４６よりも車体内側には、ケーシング３０の内周と第１キャリア体３４の外周面（以下、「オイルシール配置面」という）３４Ｂとの間を封止するオイルシール７０も設けられている。オイルシール７０は、ケーシング３０の内周に形成された凹部３０Ｂに嵌入されており、そのリップが第１キャリア体３４のオイルシール配置面３４Ｂに内接するように配置される。上述の軸受配置面３４Ｇは、オイルシール配置面３４Ｂよりも小径になるように設けられる。

オイルシール配置面３４Ｂと軸受配置面３４Ｇとは連結面によって連結される。この連結面と第１主軸受４６の内輪４６Ｃの車体内側側面との間に、軸方向の隙間が設けられることが好ましい。一実施例として、連結面は、オイルシール配置面３４Ｂに直交し内輪４６Ｃの軸方向車体側への移動を規制する内輪規制面３４Ａと、オイルシール配置面３４Ｂと内輪規制面３４Ａとを接続する傾斜した接続面３４Ｅと、によって構成される。さらに、内輪規制面３４Ａの最外径Ｌ６（図２（ｂ）参照）が、内輪４６Ｃの外径Ｌ５よりも小さくされている。こうすると、内輪４６Ｃの車体内側側面と接続面３４Ｅとの間に隙間が生じ、この隙間に先端の尖った工具を押し込むことで、軸受配置面３４Ｇからの内輪４６Ｃの取り外しが容易になる。

連結面として上記のように傾斜した接続面３４Ｅを設ける代わりに、第１主軸受４６の内輪４６Ｃの車体内側側面と内輪規制面３４Ａとの間に、内輪４６Ｃの外径よりも小径のスペーサ（図示せず）を挟んだ状態で内輪４６Ｃを軸受配置面３４Ｇに外嵌してもよい。こうすると、スペーサによって内輪４６Ｃの車体内側側面と内輪規制面３４Ａとの間に軸方向の隙間が生じ、この隙間に先端の尖った工具を押し込むことで、軸受配置面３４Ｇからの内輪４６Ｃの取り外しが容易になる。

続いて、車輪駆動装置１００の作用を説明する。図示しないモータの出力軸の回転が、スプラインを介して減速機１０の入力軸１６に伝達される。入力軸１６が回転すると太陽歯車１６Ａが回転し、キャリアピン２０によって公転が拘束された遊星歯車２４が自転する。太陽歯車と遊星歯車、および遊星歯車と内歯歯車の歯数差に応じて、入力軸の回転に対して減速された回転速度にて、内歯歯車２８と一体化されているケーシング３０が回転する。ケーシング３０の回転により、ケーシング３０にボルト４９によって固定されているホイール４８を介してフォークリフトのタイヤ５０が回転する。

本実施形態の車輪駆動装置１００では、第１主軸受４６の外輪４６Ｂの内径Ｌ１が、遊星歯車２４の外径（太陽歯車１６Ａの中心軸から遊星歯車の歯先までの最大距離を半径とする円の外径）Ｌ３よりも大きくなるように設計されている。このため、ベアリングナット５６を取り外してケーシング３０を軸方向外側に引きだそうとしたとき、ケーシング３０の内周面に嵌入されている第１主軸受４６の外輪４６Ｂが遊星歯車２４の歯先と干渉することがなく、車輪駆動装置の残りの部分からケーシング３０を容易に取り外すことができる。

第１主軸受として、外輪４６Ｂのレース（転動面）内に転動体４６Ａが嵌入されている構造の玉軸受を使用してもよい。このような玉軸受では、転動体４６Ａの外輪４６Ｂに対する軸方向の移動が規制されている。この場合、転動体４６Ａの最内径（太陽歯車１６Ａの中心軸から転動体の球面までの最小距離を半径とする円の外径）Ｌ２が、遊星歯車２４の外径Ｌ３よりも大きくなるように設計すると好ましい。こうすると、ベアリングナット５６を取り外してケーシング３０を軸方向外側に引きだそうとしたとき、ケーシング３０の内周面に嵌入されている第１主軸受４６の転動体４６Ａが、遊星歯車２４の歯先と干渉することがなく、車輪駆動装置の残りの部分からケーシング３０を容易に取り外すことができる。なお、第１主軸受４６は、玉軸受でなくころ軸受であってもよい。

さらに、オイルシール７０の内径Ｌ４が、第１主軸受４６の内輪４６Ｃの外径Ｌ５よりも大きくなるように設計されているとさらに好ましい。こうすると、ベアリングナット５６を取り外してケーシング３０を軸方向外側に引きだそうとしたとき、ケーシング３０の内周面に嵌入されているオイルシール７０が、第１キャリア体３４に固定されている第１主軸受４６の内輪４６Ｃと干渉することがなく、また遊星歯車２４の歯先と干渉することもないので、車輪駆動装置の残りの部分からケーシング３０を容易に取り外すことができる。

上記のように車輪駆動装置を構成すると、以下の手順によって、車体内側に位置する消耗部品を点検または交換することができる。
１．カバー６０を取り外し、ベアリングナット５６を緩めて取り外す。
２．ケーシング３０を軸方向外側に引っ張り出す。このとき、ケーシング３０に固定されている第２主軸受４７の全体、第１主軸受４６の外輪４６Ｂ、およびオイルシール７０が、ケーシング３０とともに移動される。第１主軸受４６の内輪４６Ｃは第１キャリア体３４上に残る。
３．第１主軸受４６の外輪４６Ｂが遊星歯車２４の歯先と干渉せず、またオイルシール７０が第１キャリア体３４に残された第１主軸受４６の内輪４６Ｃおよび遊星歯車２４の歯先と干渉しないため、車輪駆動装置の残りの部分からケーシング３０を滑らかに取り外すことができる。
４．ケーシング３０に固定されている第１主軸受４６の外輪４６Ｂおよびオイルシール７０を点検または交換する。ケーシングを外したことで第１主軸受４６の内輪４６Ｃも外部に露出するので、点検または交換が可能である。上記のように、内輪４６Ｃの車体内側側面と内輪規制面３４Ａとの間には隙間が存在するので、この隙間に先端の尖った工具を押し込むことで、内輪４６Ｃを第１キャリア体３４の軸受配置面３４Ｇから容易に取り外すことができる。内輪４６Ｃの内径は遊星歯車２４の外径Ｌ３よりも大きいので（図２（ａ）参照）、遊星歯車２４を外すことなく内輪４６Ｃだけを取り出すことが可能である。内輪４６Ｃの内径が遊星歯車の外径Ｌ３よりも小さい場合は、以下の５．の手順で第２キャリア体３８を第１キャリア体３４から分離し、遊星歯車２４を外した後で、内輪４６Ｃを取り出すことができる。
５．遊星歯車２４などの遊星歯車機構１０を構成する部品を点検・交換する場合は、第１キャリア体３４と第２キャリア体３８とを連結するボルト３６を外し、続いて第２キャリア体３８上の抜きタップ３８Ｂにボルトをねじ込んでキャリアピン２０の端面を車体内側に押すことによって、第２キャリア体３８を第１キャリア体３４から分離する。これにより、遊星歯車２４等が露出しこれらの点検・交換が可能になる。

以上説明したように、本実施形態によると、ホイールが締結されるケーシングを備える車輪駆動装置において、ケーシングを装置の残りの部分から容易に脱着することができる。このため、車輪駆動装置の全体を車体から取り外すことなく、遊星歯車機構よりも車体内側に位置している軸受やオイルシールにアクセスすることができる。よって、これらの部品の点検や交換作業が容易になり、メンテナンス性が向上する。

以上、本発明の実施の形態について説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

実施の形態では、単純遊星型の遊星歯車減速機を含む車輪駆動装置について説明した。しかしながら、このタイプの減速機に限らず、例えば、入力軸（偏心体軸）が内歯歯車の中心に配置されるタイプの偏心揺動噛合型の遊星歯車減速機や、内歯歯車の中心からオフセットした位置に複数本の偏心体軸が配置されるタイプの偏心揺動噛合型の遊星歯車減速機を含む、任意のタイプの遊星減速機構を有する車輪駆動装置に対しても本発明を適用することができる。

抜きタップは、偏心揺動噛合型の遊星歯車減速機を含む車輪駆動装置にも設けることができる。この場合、抜きタップは、外歯歯車の両側に位置する第１および第２キャリア体を連結する内ピンが圧入されている孔に貫通するように設けられる。

実施の形態では、車輪駆動装置が駆動する作業車両としてフォークリフトを例にとり説明したが、作業車両であれば任意のものであってよく、例えば建設用、土木用または運搬用の作業機械等を搭載した各種の作業車両であってもよいし、その他の車両であってもよい。

１０ 減速機（遊星歯車機構）、 １６ 入力軸、 １６Ａ 太陽歯車、 ２０ キャリアピン、 ２４ 遊星歯車、 ２８ 内歯歯車、 ３０ ケーシング、 ３４ 第１キャリア体、 ３８ 第２キャリア体、 ３８Ｂ 抜きタップ、 ４６ 第１主軸受、 ４７ 第２主軸受、 ４８ ホイール、 ５０ タイヤ、 ５６ ベアリングナット、 ６０ カバー、 ７０ オイルシール、 １００ 車輪駆動装置。

Claims (4)

1. 遊星歯車と内歯歯車とを有する遊星歯車機構と、
   前記内歯歯車と一体化されたケーシングであって、ホイールが取り付けられ前記内歯歯車の回転をホイールに伝達するケーシングと、
   前記遊星歯車よりも車体内側で前記ケーシングの内周側に嵌入され、該ケーシングを回転自在に支持する軸受と、
   前記軸受よりも車体内側で前記ケーシングの内周側に嵌入されたオイルシールと
   前記遊星歯車の車体内側に配置され該遊星歯車を支持する第１キャリア体と、を備え、
   前記軸受の外輪の内径が、前記遊星歯車の外径よりも大きく、
   前記オイルシールの内径が、前記軸受の内輪の外径よりも大きく、
   前記第１キャリア体は、前記オイルシールに内接するオイルシール配置面と、前記軸受の内輪が外嵌され前記オイルシール配置面よりも小径の軸受配置面と、前記オイルシール配置面と前記軸受配置面とを連結する連結面と、を有し、
   前記連結面と前記内輪の車体内側側面との間に、軸方向の隙間が設けられていることを特徴とする車輪駆動装置。
2. 前記軸受の転動体が前記外輪に対して軸方向に固定され、前記転動体の最内径が、前記遊星歯車の外径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の車輪駆動装置。
3. 前記連結面は、前記オイルシール配置面に直交し前記軸受の内輪の軸方向車体側への移動を規制する内輪規制面と、前記オイルシール配置面と前記内輪規制面とを接続する接続面と、を有し、
   前記内輪規制面の外径が、前記軸受の内輪の外径よりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の車輪駆動装置。
4. 前記遊星歯車の軸方向両側に、互いに連結されたキャリア体がそれぞれ配置され、
   車体外側に配置されるキャリア体に、両キャリア体間の連結を解除するための抜きタップが設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の車輪駆動装置。

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