JP6023442B2

JP6023442B2 - 動力伝達装置

Info

Publication number: JP6023442B2
Application number: JP2012062781A
Authority: JP
Inventors: 料久阿部
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2012-03-19
Publication date: 2016-11-09
Anticipated expiration: 2032-03-19
Also published as: JP2013194824A

Description

本発明は、流体継手を備えた動力伝達装置に関する。

モータと減速機とを連結した動力伝達装置は、さまざまな用途で使用されている。

一般に、この種の動力伝達装置においては、冷却用のファンが、モータの反負荷側に配置されるが、モータに取付けられたファンだけでは、該ファンから離れた位置にある減速機まで十分に冷却するのが困難なことがある。

特許文献１では、特に熱負荷が高い環境で使用される動力伝達装置において、減速機を効率的に冷却するために、該減速機の入力軸にファンを取付けた構成を開示している。この構成によれば、減速機のケーシングを、該入力軸に取付けたファンによって良好に冷却することができる。

特開２００５−３０８０７０号公報

しかしながら、このような動力伝達装置において、モータと減速機とを、流体継手を介して連結した場合に、減速機の入力軸に取付けたファンがうまく機能しないことがあるという問題が見出された。

本発明は、このような問題を解消するためになされたものであって、モータと減速機とを流体継手を介して連結した動力伝達装置において、減速機を効率的に冷却することをその課題としている。

本発明は、モータと減速機が流体継手を介して連結された動力伝達装置において、前記減速機の入力軸に設けられた減速機冷却用のファンと、前記ファンを覆うファンフードと、前記流体継手を覆う保護カバーと、を備え、該保護カバーには、前記ファン用の第１空気吸入口が設けられ、かつ該第１空気吸入口から吸入された空気を前記ファンに誘導する誘導手段が設けられ、前記保護カバーは、前記誘導手段として、前記ファンおよび前記ファンフードを含むファン側空間と前記流体継手を含む継手側空間とを仕切る仕切板を備え、前記第１空気吸入口は、前記ファン側空間に開口し前記継手側空間には開口せず、前記仕切板は、前記ファンフードから軸方向に離れた位置に配置され、前記減速機の入力軸または前記流体継手の出力軸を通す貫通孔を有する構成とすることにより、上記課題を解決したものである。

発明者の検証によれば、流体継手を介してモータと減速機とを連結した場合に減速機の入力軸に取付けたファンがうまく機能しなかったのは、流体継手が回転することによって該流体継手自体が独自の空気流を発生し、この空気流と減速機に取付けられたファンの空気流とが、保護カバー内で干渉したことが原因と推察された。

本発明では、保護カバーには、減速機冷却用のファンのための空気吸入口が設けられるとともに、さらに、この空気吸入口から吸入された空気をファンに誘導する誘導手段が設けられる。これにより、ファンは、誘導手段によってファンにまで誘導される独自の流路を経てきた空気を、減速機側に確実に供給することができる。

本発明によれば、モータと減速機とを流体継手を介して連結した動力伝達装置において、減速機を効率的に冷却することができる。

本発明の実施形態の一例に係る動力伝達装置の全体を示す正面図上記動力伝達装置の減速機のファンの近傍を示す部分拡大断面図図２の矢視ＩＩＩ方向から見た側面図上記動力伝達装置の保護カバーを示す正面図同じく保護カバーの斜視図同じく保護カバーの他の方向から見た斜視図

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態の一例に係る動力伝達装置の全体を示す正面図である。図１では、保護カバーの側面（図１での正面）が取り除かれており、保護カバー内の状態が視認できるようにしてある。

この実施形態に係る動力伝達装置ＧＭは、モータＭと減速機Ｇとが流体継手Ｆを介して連結されている。

モータＭは、３相の誘導モータである。モータＭの反負荷側には、ファンフード１４で覆われたモータファン（図示略）が備えられている。モータＭのケーシング１６の負荷側のケースカバー１６Ａには、保護カバー１８とのインロー部１６Ｂが形成されている。

減速機Ｇは、３段型の直交減速機が採用されている。尤も、本発明においては、減速機の段数は特に限定されず、例えば、２段型や４段型の減速機であってもよい。また、減速機構も、特に限定されず、例えば平行軸減速機構や遊星歯車減速機構であってもよい。

図２、図３を合わせて参照して、減速機Ｇのケーシング２２は、ケーシング本体２２Ａと、該ケーシング本体２２ＡからモータＭ側に突出して形成された軸受ハウジング２２Ｂから主に構成されている。この軸受ハウジング２２Ｂ内には、減速機Ｇの入力軸２４を回転自在に支持する図示せぬ軸受が収容されている。

動力伝達装置ＧＭの減速機Ｇの入力軸２４には、ファン２６がキー２５を介して組み付けられている。ファン２６には、ファンフード２７が付設されている。ファンフード２７は、入力軸２４の軸方向モータ側の側面において、径方向中央に貫通孔２７Ａを備え、該貫通孔２７Ａの外周に空気流通孔２７Ｂが同心円上に多数形成されている。

ファン２６は、貫通孔２７Ａおよび空気流通孔２７Ｂを介してファンフード２７内に供給された空気をブレード２７Ｃの回転によって径方向外側に移動させ、ファンフード２７の内周面２７Ｄに沿ってさらに減速機Ｇ側に移動させることで、入力軸２４の回転方向に依らず常に冷却風を減速機Ｇ側に排出することが可能である。

前述したように、モータＭと減速機Ｇは、流体継手Ｆを介して連結されているが、この実施形態の動力伝達装置ＧＭの用途によって、異物を噛み込んでしまうことがある。モータ側と減速機側とをリジッドに連結する継手は、こうした異物を噛み込んだときに装置全体を停止させてしまう虞があり、過負荷となってしまうことが心配される。流体継手Ｆは、こうした異物の噛み込み時の過負荷の回避のほか、始動時や急停止時の衝撃が緩和される等の利点がある継手である。

流体継手Ｆ自体は、公知のものであり、オイルで満たされたケーシング２８の中に図示せぬポンプインペラ（入力側羽根車）とランナ（出力側羽根車）とが対峙しており、入力側のポンプインペラの回転がオイルを流動させ、それが出力側のランナを回転させる構成とされている。なお、本発明における流体継手には、いわゆる狭義の流体継手（fluid coupling）のほか、ステータを備えたトルクコンバータ（torque converter）の概念を含む。

流体継手Ｆのケーシング２８の外周には、該流体継手Ｆ自体に生じた熱を発散させるために、多数のフィン３０が設けられている。しかしながら、このフィン３０は、回転することによって空気流を生じさせる。より具体的には、この実施形態に係る流体継手Ｆは、基本的に、軸方向両側から流体継手Ｆに向けて集まってくる空気流Ｘ１、Ｙ１を発生させる。また、この実施形態の流体継手Ｆの軸方向モータＭ側への空気流Ｘ１と減速機Ｇ側への空気流Ｙ１とでは、フィン３０の形成態様からモータＭ側への空気流Ｘ１の方が強いため、（何らかの手当てをしないと）保護カバー１８内全体を減速機Ｇ側からモータＭ側に移動する空気流Ｘが発生する。したがって、流体継手Ｆと減速機冷却用のファン２６が、（何らの手当てをしないまま）保護カバー１８内に隣接して収容されていると、流体継手Ｆによって引き起こされた空気流Ｘ１（あるいはＸ）が、ファン２６の機能を阻害し、減速機Ｇが十分に冷却されない虞がある。

そこで、この実施形態では、減速機冷却用のファン２６が本来の機能を果たせるように、次のように構成している。

以下、ファン２６の周辺の構成について詳細に説明する。

図４は、保護カバーの正面図、図５、図６は、同斜視図である。なお、図５、図６は、後述する仕切板４４の取り付け金具４６のみが示されており、仕切板４４自体は、図示はされていない。

保護カバー１８は、ほぼ直方体の箱状に形成されている。便宜上、該直方体の各面について、保護カバー１８の上部および下部に水平に延在されている面を、上面１８Ａおよび下面１８Ｂ、該上面１８Ａと下面１８Ｂを連結するように鉛直に立設されている面を、（モータＭ側から減速機Ｇを見たときを基準として）左側面１８Ｃおよび右側面１８Ｄ、モータＭのケーシング１６と固定される（軸と直角でモータＭと対向する）面をモータ連結面１８Ｅ、減速機Ｇのケーシング２２と固定される（軸と直角で減速機Ｇと対向する）面を減速機連結面１８Ｆと称することとする。なお、図５および図６では、保護カバー１８の内部が見えるように、該保護カバー１８の上面１８Ａの天板は、大きく開口した記載としてある。実際には、後述するように、保護カバー１８の上面１８Ａには、この図５、図６で描写されている開口よりも小さな開口の空気排出口７５が、継手側空間Ｐ２の側のみに形成されている。

保護カバー１８のモータ連結面１８Ｅには、モータＭのケーシング１６のインロー部１６Ｂと係合する貫通孔１８Ｅ１が形成されている。モータ連結面１８ＥとモータＭは、該インロー部１６Ｂおよび貫通孔１８Ｅ１を介して互いの軸心を合わせた上でボルト（ボルト孔のみ図示）３２により連結されている。

また、保護カバー１８の減速機連結面１８Ｆには、減速機Ｇのケーシング２２のインロー部（図示略）と係合する貫通孔１８Ｆ１が形成されている。減速機連結面１８Ｆと減速機Ｇは、該インロー部および貫通孔１８Ｆ１を介して互いの軸心を合わせた上で、軸受ハウジング２２Ｂの外周において減速機Ｇのケーシング本体２２Ａとボルト（ボルト孔のみ図示）３４により連結されている。

これにより、流体継手Ｆの周辺は、保護カバー１８によってほぼ閉じられた空間Ｐｏとされている。流体継手Ｆは、保護カバー１８内の軸方向中央より若干モータ寄りに位置している。

なお、軸受ハウジング２２Ｂは、その一部が保護カバー１８の減速機連結面１８Ｆを超えて、該保護カバー１８内に臨んでいる。ファン２６は、該軸受ハウジング２２Ｂよりもさらに流体継手Ｆ側にあるため、見方を変えるならば、保護カバー１８は、ファン２６よりもさらに減速機Ｇ側（ファン２６の下流側）にまで延在された上で、減速機連結面１８Ｆによって閉じられていることになる。

ここで、この保護カバー１８には、ファン２６に送る空気を取り入れるための（ファン２６用の）空気吸入口４０、４１が形成（開口）されている。具体的には、空気吸入口４０、４１は、保護カバー１８の左側面１８Ｃおよび右側面１８Ｄに配置・開口されている。空気吸入口４０、４１は、四隅を丸めた長方形の形状とされ、該長方形の軸方向流体継手Ｆ側の辺Ｓ１が、ファンフード２７の軸方向側面２７Ｅより軸方向反減速機Ｇ側に距離Ｌ１だけ離れるような（距離Ｌ１が確保されるような）態様で開口している。

また、保護カバー１８には、空気吸入口４０、４１から吸入された空気をファン２６に誘導する誘導手段４２が設けられている。具体的には、保護カバー１８は、該誘導手段４２として、ファン２６および空気吸入口４０、４１を含むファン側空間Ｐ１と、流体継手Ｆを含む継手側空間Ｐ２とを、別空間として仕切る仕切板４４を備えている。

仕切板４４は、ファンフード２７の軸方向側面２７Ｅから距離Ｌ２だけ離れた位置に配置されている。距離Ｌ２は、ファン２６の直径ｄ１の１／３以上確保されている。これは、仕切板４４がこれ以上ファン２６に近づくと、必然的に空気吸入口４０、４１の位置が軸方向においてファン２６に近づくことになり、空気吸入口４０、４１から吸入された空気がファンフード２７の外周面２７Ｆに多く当たるようになってしまうためである（空気吸入口４０、４１から吸入された空気がファンフード２７の外周面２７Ｆに当たってファンフード２７内に円滑に空気が入れなくなると、結果としてファン２６による冷却風の発生効率が低くなってしまう）。

なお、仕切板４４は、取り付け金具４６にボルト（ボルト孔のみ図示）４８によって取り付けられる。仕切板４４の径方向中央には、減速機Ｇの入力軸（流体継手Ｆの出力軸）２４を通すための貫通孔４４Ａが形成されている。

保護カバー１８の減速機連結面１８Ｆは、減速機Ｇのケーシング２２のケーシング本体２２Ａの外形よりも径方向に大きい拡大部１８Ｆ２を有している。本実施形態では、この拡大部１８Ｆ２にファン２６の冷却風を減速機Ｇ側に排出するための空気排出口５１〜５４を開口・配置している。空気排出口５１〜５４は、具体的には、細長い長方形状とされ、減速機Ｇのケーシング２２の軸受ハウジング２２Ｂの外周に対応する位置に仮想正方形の辺に沿うようにして４個設けられている。

なお、この減速機Ｇのケーシング２２の軸受ハウジング２２Ｂの外周に対応する位置は、減速機Ｇのケーシング本体２２Ａの大部分の外形面より径方向に若干窪んだ（径方向の寸法が小さい）形状とされている。したがって、減速機Ｇのケーシング本体２２Ａは、該空気排出口５１〜５４を塞いでいない。また、ファンフード２７は、（減速機Ｇのケーシング本体２２Ａではなく）保護カバー１８の減速機連結面１８Ｆに取り付けられており、かつ、空気排出口５１〜５４の全てを覆っている。

保護カバー１８の該空気排出口５１〜５４の径方向外側位置には、Ｌ型アングルで構成されるフード６１〜６４が、それぞれ１個（計４個）、減速機Ｇのケーシング本体２２Ａに沿って延在するように取付けられている。この実施形態では、フード６１〜６４は、延在寸法Ｌ３の分だけ減速機連結面１８Ｆから突出している。なお、空気排出口５１〜５４の内面側には、誤って人の手が入るのを防止するために網５１Ａ〜５４Ａがそれぞれ取付けられている（図５、図６参照）。なお、図示はされていないが、このような網は、他の吸入口や排出口にも設置されている。

一方、この実施形態では、流体継手Ｆが含まれる継手側空間Ｐ２にも、空気の流れを促進するために、該継手側空間Ｐ２用の空気吸入口７１、７２および空気排出口７５、７６を備えるようにしている。具体的には、保護カバー１８の左側面１８Ｃおよび右側面１８Ｄの流体継手ＦよりもモータＭ寄りに、空気吸入口７１、７２がそれぞれ１個ずつ設けられている。空気吸入口７１、７２は、ファン側空間Ｐ１の空気吸入口４０、４１よりも若干幅広の（四隅の丸められた）長方形とされている。また、空気排出口７５、７６は、保護カバー１８の上面１８Ａおよび下面１８Ｂにおける流体継手Ｆの軸方向位置とほぼ同じ位置（鉛直方向上下位置：流体継手Ｆのほぼ真上および真下位置）に開口されている。空気排出口７５、７６は、継手側空間Ｐ２にのみ開口しており、ファン側空間Ｐ１は、天板および底板で塞がれている。具体的には、この空気排出口７５、７６は、この実施形態では、図１に示されるように、流体継手Ｆの本体部分（フィン３０の形成されている部分）の軸方向幅Ｌ４よりも大きな軸方向開口幅Ｌ５を備えている（Ｌ４＜Ｌ５）。また、空気排出口７５、７６の軸と直角の方向の開口幅は、（保護カバー１８の左右の側面１８Ｃ、１８Ｄの近くまで開口させることにより）できるだけ大きな寸法が確保されている。結果として、空気排出口７５、７６は、空気吸入口７１、７２よりも更に開口面積の大きな（四隅の丸められた）長方形の形状とされている。

さらに、本実施形態の場合、継手側空間Ｐ２の空気吸入口７１、７２よりも仕切り板４４寄り（本実施形態では、さらに流体継手Ｆよりも仕切り板４４寄り）に、補助空気吸入口８１、８２が、保護カバー１８の左側面１８Ｃ、右側面１８Ｄに１個ずつ別途開口が形成されている。補助空気吸入口８１、８２も、四隅を丸めた長方形の形状をしている。

次に、この実施形態の動力伝達装置ＧＭの作用を説明する。

この流体継手Ｆの保護カバー１８は、流体継手Ｆのケーシング２８が回転することから、基本的には安全上の観点で流体継手Ｆを覆うために設けられているものであり、この作用は、本実施形態でも失われていない。

一方、モータＭが回転し、流体継手Ｆを介して該モータＭの回転が減速機Ｇの入力軸２４に伝達されてくると、該入力軸２４に取付けられているファン２６が入力軸２４とともに回転し、ファン２６による空気流が発生する。ファン２６は、仕切板４４によって（流体継手Ｆが存在する継手側空間Ｐ２とは異なる）ファン側空間Ｐ１に配置されており、このファン側空間Ｐ１には空気吸入口４０、４１が形成されている。このため、該ファン２６の回転によって空気吸入口４０、４１から保護カバー１８外の空気がファン側空間Ｐ１に吸入されてくる。

吸入されてきた空気は、（仕切板４４の存在により）継手側空間Ｐ２の影響を受けることなく、ファンフード２７の貫通孔２７Ａおよび空気流通孔２７Ｂを介して該ファンフード２７内に誘導される。本実施形態では、特に、仕切板４４を、ファン２６の径の１／３以上が確保された距離Ｌ２だけ、該ファンフード２７の軸方向側面２７Ｅから軸方向に離れた位置に配置するようにしたため、吸入されてきた空気を効率的にファンフード２７内に取り込むことができる。

ファンフード２７内に取り込まれた空気は、ブレード２７Ｃによって冷却風として径方向外側に押し出され、それからファンフード２７の内周面２７Ｄに沿って減速機Ｇ側に向きを変えて減速機連結面１８Ｆに形成された４つの空気排出口５１〜５４から排出され、減速機Ｇを冷却する。このため、入力軸２４の回転方向が変わっても、ファン２６の冷却風は、常に減速機連結面１８Ｆに形成された４つの空気排出口５１〜５４から、減速機Ｇ側に向けて排出される。

また、ファンフード２７が、（減速機Ｇのケーシング本体２２Ａではなく）保護カバー１８の減速機連結面１８Ｆに取り付けられており、しかも、空気排出口５１〜５４の全てを覆っているため、減速機Ｇ側から該空気排出口５１〜５４を介して保護カバー１８内に空気が吸い込まれてくることはない。結局、減速機Ｇの側面では、必ず空気排出口５１〜５４から減速機負荷側へと空気が流れることになり、空気の流れは安定している。

この構成に係る冷却系は、減速機Ｇの中で最も熱負荷の高い軸受ハウジング２２Ｂの近傍を空気が動いて行くため、該軸受ハウジング２２Ｂを特に効果的に冷却できるという点で合理的である。

一方、この実施形態では、継手側空間Ｐ２においても、空気吸入口７１、７２と空気排出口７５、７６があるため、該継手側空間Ｐ２内を空気が通り抜けることができ、流体継手Ｆのフィン３０から発生される熱を有効に保護カバー１８外に発散させることができる。とりわけ、本実施形態では、空気排出口７５、７６を、保護カバー１８の上面１８Ａおよび下面１８Ｂの流体継手Ｆとほぼ同じ軸方向位置（ほぼ真上および真下）に開口するようにしている。そのため、流体継手Ｆによって発生される空気流（すなわち、流体継手Ｆに対して軸方向に集まってくる傾向がある空気流を、空気吸入口７１、７２と空気排出口７５、７６を介して効率的に保護カバー１８内に取り込み、かつ保護カバー１８外に排出することができる。

さらには、本実施形態においては、継手側空間Ｐ２内の仕切板４４寄りに補助吸入口８１、８２が開口・形成されている。仕切板４４には、減速機Ｇの入力軸（あるいは流体継手Ｆの出力軸）２４を通すための貫通孔４４Ａが形成されているため、流体継手Ｆが回転すると、この貫通孔４４Ａを介してファン側空間Ｐ１内から空気が継手側空間Ｐ２に引き込まれることが考えられるが、補助空気吸入口８１、８２から空気が継手側空間Ｐ２内に吸入されるので、この仕切板４４の貫通孔４４Ａを介した空気の引き込みが緩和される。

これらの相乗作用により、空気吸入口４０、４１を介してファン側空間Ｐ１内に吸入されてきた空気は、ほぼ全量がファン２６に誘導され、減速機Ｇの冷却に寄与する冷却風として活用される。

なお、先の実施形態のフード６１〜６４に関し、該フードに代えて別の形状のフードを取付けたり、あるいはフード６１〜６４に更に追加して、他のフードを取付けたりするのは無論自由であり、本発明の効果をより高める手段としてときに効果的である。すなわち、フードの取り付け位置および形状を適宜に設定することにより、より冷却の必要な部位に、より効果的に冷却風を導くことができる。

フードの変形例としては、例えば、先の実施形態で取付けられていたフードの延在寸法Ｌ１をより長くしたり、あるいは、４個のフード６１〜６４を連結して１個の矩形・筒状のフード（図示略）としたりすることも考えられる。あるいは、保護カバー１８自体の上下面１８Ａ、１８Ｂ、および左右両側面１８Ｃ、１８Ｄを、減速機連結面１８Ｆよりも、さらに減速機Ｇ側に延在させることによって、保護カバー（１８）自体にフードの機能を持たせるようにしてもよい。もちろん、継手側空間の空気吸入口や空気排出口にフードを付けるようにしてもよい。

また、本発明においては、ファン側空間Ｐ１および継手側空間Ｐ２とも、空気吸入口４０、４１、７１、７２や空気排出口５１〜５４、７５、７６の具体的な形成位置や開口の大きさ、数、形状等は、上記実施形態の例に限定されない。実際、これらの空気吸入口や空気排出口の具体的な形成位置や開口の大きさ、数、形状等は、保護カバー内で現に生じている差圧（空気の圧力差）や空気の流れに応じて適宜に設定してよい。補助空気吸入口については、もし、仕切板（誘導手段）から引き込まれる空気が殆どないならば、形成自体を省略してもよい。

また、上記実施形態においては、誘導手段の具体的な構成として、構成が簡単な仕切板を配置する構成を採用していたが、本発明においては、誘導手段の構成も、必ずしも仕切板によるものである必要はなく、例えば、じゃばら形式のいわゆる「ダクト」を、ファン用の空気吸入口から直接ファンフードの貫通孔や空気流通孔に導入するような構成としてもよい。

ＧＭ…動力伝達装置
Ｍ…モータ
Ｇ…減速機
Ｆ…流体継手
１８…保護カバー
４０、４１、７１、７２…空気吸入口
４４…仕切板
５１〜５４、７５、７６…空気排出口

Claims

モータと減速機が流体継手を介して連結された動力伝達装置において、
前記減速機の入力軸に設けられた減速機冷却用のファンと、
前記ファンを覆うファンフードと、
前記流体継手を覆う保護カバーと、を備え、
該保護カバーには、前記ファン用の第１空気吸入口が設けられ、かつ該第１空気吸入口から吸入された空気を前記ファンに誘導する誘導手段が設けられ、
前記保護カバーは、前記誘導手段として、前記ファンおよび前記ファンフードを含むファン側空間と前記流体継手を含む継手側空間とを仕切る仕切板を備え、
前記第１空気吸入口は、前記ファン側空間に開口し前記継手側空間には開口せず、
前記仕切板は、前記ファンフードから軸方向に離れた位置に配置され、前記減速機の入力軸または前記流体継手の出力軸を通す貫通孔を有する
ことを特徴とする動力伝達装置。
請求項１において、
前記保護カバーは、前記継手側空間に開口し前記ファン側空間には開口しない第２空気吸入口および第２空気排出口を備えた
ことを特徴とする動力伝達装置。
請求項２において、
前記第２空気排出口は、前記保護カバーの鉛直方向上下位置に開口されている
ことを特徴とする動力伝達装置。
請求項２または３において、
前記保護カバーは、前記第２空気吸入口よりも前記仕切板寄りにおいて前記継手側空間に開口し前記ファン側空間には開口しない補助用の第３空気吸入口を備えた
ことを特徴とする動力伝達装置。
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記仕切板は、前記保護カバーの鉛直方向の上面側から下面側に亘って設けられている
ことを特徴とする動力伝達装置。
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記保護カバーは、前記減速機と対向し該減速機の入力軸と直角な減速機連結面を有し、
前記減速機連結面は、前記減速機のケーシングの外形よりも径方向に大きい拡大部と、該拡大部に開口する第１空気排出口と、を有する
ことを特徴とする動力伝達装置。