JP7742753B2 - Reducer, actuator, and construction machinery - Google Patents
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Description
本発明は、減速機、アクチュエータ、及び、建設機械に関する。 The present invention relates to a reducer, an actuator, and a construction machine.
ショベル等の建設機械では、エンジンを駆動源としてポンプを介して各アクチュエータを油圧で制御している。近年では、エンジンによる駆動源に代えて、バッテリーを駆動源としてポンプを駆動する方式や、例えば特許文献1に示されるような各アクチュエータをバッテリーから電気駆動する方式の電動モータを用いることが提案されている。 In construction machinery such as excavators, the engine is used as the drive source to hydraulically control each actuator via a pump. In recent years, instead of using an engine as the drive source, proposals have been made to use a system in which the pump is driven by a battery, or to use electric motors that electrically drive each actuator from a battery, as shown in Patent Document 1, for example.
上記のように電動モータを使用する場合、電動モータが油圧モータよりも大型化することから、モータを高速回転にすることで小型化を図っている。ところが、高速回転させることによりとくにモータシャフトに直結する1段目の減速部で発熱するため、その高熱部分に対する冷却が必要となっていた。例えば、上記の特許文献1には、入力軸側にファンとフードを設け、強制的に空冷して高熱部分を冷却する構成が開示されている。
しかしながら、ファンによる冷却方式の場合には、吸排気がむき出しの状態であることから、建設機械等の使用環境下では土砂等が混入する。そのため、ファンによる冷却の場合には、小型化された電動モータを建設機械等へ搭載することが難しく、その点で改善の余地があった。
When using an electric motor as described above, electric motors tend to be larger than hydraulic motors, so attempts to reduce the size of the motor are made by rotating the motor at high speed. However, high-speed rotation generates heat, particularly in the first-stage reduction gear directly connected to the motor shaft, and cooling of these hot parts is necessary. For example, the above-mentioned Patent Document 1 discloses a configuration in which a fan and hood are provided on the input shaft side to forcibly cool the hot parts with air.
However, in the case of a cooling system using a fan, the intake and exhaust ports are exposed, so soil and sand can get in when used in an environment such as construction machinery. Therefore, when using cooling with a fan, it is difficult to install a miniaturized electric motor in construction machinery, etc., and there is room for improvement in this regard.
本発明は、流体により減速部の発熱を抑えることで、高速回転を可能として小型化でき、建設機械等に対する搭載性に優れた減速機、アクチュエータ、及び、建設機械を提供する。 The present invention provides a reducer, actuator, and construction machine that uses fluid to suppress heat generation in the reduction section, enabling high-speed rotation and miniaturization, and is easy to install on construction machinery and the like.
本発明の一態様に係る減速機は、電動モータの回転駆動力を減速させて回転駆動部に伝達する減速部と、前記電動モータのモータシャフト及び前記減速部を収容し前記電動モータの軸方向に筒軸を向けた筒状のケースと、前記ケースに軸方向に沿って設けられ、流体を流す第1流路と、前記ケースの軸方向両端を閉塞する2つのプレートと、前記2つのプレートのうち少なくとも一方に設けられ、前記流体が流れ前記第1流路に接続する第2流路と、を備え、前記2つのプレートのうち一方がヒートシンクからなる放熱キャリアであり、前記第2流路は、前記放熱キャリアに設けられ、前記放熱キャリアには、前記減速部に設けられるキャリア歯車が回転自在に支持されている。 A speed reducer according to one aspect of the present invention comprises a speed reducer section that reduces the rotational drive force of an electric motor and transmits it to a rotational drive section; a cylindrical case that houses the motor shaft of the electric motor and the speed reducer section and has a cylindrical axis facing the axial direction of the electric motor; a first flow path that is arranged axially in the case and through which a fluid flows; two plates that close both axial ends of the case; and a second flow path that is arranged in at least one of the two plates and through which the fluid flows and connects to the first flow path, one of the two plates being a heat dissipation carrier made of a heat sink, the second flow path being arranged in the heat dissipation carrier, and a carrier gear that is arranged in the speed reducer section being rotatably supported on the heat dissipation carrier .
このように構成することで、第1流路、及び第2流路によってケースの両端を閉塞する2つのプレートの少なくとも一方が冷却され、ケースに収容される減速部やモータシャフトも冷却されるため、モータシャフトに直結する減速部の発熱を抑えることができる。そのため、減速部を電動モータの高速回転に対応して適用可能となり、電動モータの小型化を図ることができる。
また、第1流路、及び第2流路を設けることによる冷却方式となり、従来のファンによる空冷方式の場合のように吸排気がむき出しの状態で土砂等が混入することを防止できるので、土砂等が混入しやすい建設機械等に対する搭載性を向上させることができる。
また、減速部の発熱を抑える放熱キャリアに第2流路が設けられ、第2流路を通過する流体によって冷却される。そのため、冷却された放熱キャリアに支持されるキャリア歯車を含む減速部をより確実に冷却することができ、減速部の発熱を抑制できる。さらに、冷却された放熱キャリアに回転自在に支持されるキャリア歯車を含む減速部をより確実に冷却することができ、減速部の発熱を抑制できる。
With this configuration, at least one of the two plates closing both ends of the case is cooled by the first and second flow paths, and the reduction gear unit and motor shaft housed in the case are also cooled, making it possible to suppress heat generation in the reduction gear unit directly connected to the motor shaft. This allows the reduction gear unit to be adapted to high-speed rotation of the electric motor, and allows for the electric motor to be made smaller.
Furthermore, the cooling method is achieved by providing a first flow path and a second flow path, which prevents soil and sand from getting mixed in when the intake and exhaust are exposed, as is the case with conventional air-cooling methods using fans, thereby improving the ease of installation on construction machinery and the like that is prone to soil and sand getting mixed in.
In addition, a second flow path is provided in the heat dissipation carrier that suppresses heat generation in the reduction section, and the heat dissipation carrier is cooled by the fluid passing through the second flow path. Therefore, the reduction section including the carrier gear supported by the cooled heat dissipation carrier can be more reliably cooled, thereby suppressing heat generation in the reduction section. Furthermore, the reduction section including the carrier gear rotatably supported by the cooled heat dissipation carrier can be more reliably cooled, thereby suppressing heat generation in the reduction section.
前記2つのプレートのうち一方が前記電動モータに取り付けられるモータフランジであり、前記モータフランジには、前記第1流路に接続される吸入ポート及び吐出ポートが設けられていても良い。 One of the two plates may be a motor flange attached to the electric motor, and the motor flange may be provided with an intake port and an exhaust port connected to the first flow path.
前記第1流路は、前記軸方向の一端から他端に向けて漸次、前記電動モータの回転軸線から離れる方向に傾斜していることが望ましい。 It is desirable that the first flow path be gradually inclined from one end to the other end in the axial direction in a direction away from the rotational axis of the electric motor.
本発明の他の態様に係る減速機は、電動モータの回転駆動力を減速させて回転駆動部に伝達する減速部と、前記電動モータのモータシャフト及び前記減速部を収容し前記電動モータの軸方向に筒軸を向けた筒状のケースと、前記ケースに軸方向に沿って設けられ、流体を流す第1流路と、前記ケースの軸方向両端を閉塞する2つのプレートと、前記流体が流れ前記第1流路に接続する第2流路と、を備え、前記プレートは、前記ケースの一方に設けられ、前記減速部に設けられるキャリア歯車が回転自在に支持されたヒートシンクからなる放熱キャリアと、前記ケースの他方に設けられ、前記電動モータに取り付けられるモータフランジと、を有し、前記第2流路は、前記放熱キャリアに設けられ、前記モータフランジには、前記第1流路に接続される吸入ポート及び吐出ポートが設けられ、前記第1流路は、前記軸方向の一端から他端に向けて漸次、前記電動モータの回転軸線から離れる方向に傾斜している。 A speed reducer according to another aspect of the present invention comprises a speed reducer that reduces the rotational drive force of an electric motor and transmits it to a rotational drive unit; a cylindrical case that houses the motor shaft of the electric motor and the speed reducer and has a cylindrical axis oriented in the axial direction of the electric motor; a first flow path that is arranged axially in the case and through which a fluid flows; two plates that close both axial ends of the case; and a second flow path through which the fluid flows and connects to the first flow path. The plate is arranged on one side of the case and has a heat dissipation carrier consisting of a heat sink on which a carrier gear arranged in the speed reducer is rotatably supported; and a motor flange that is arranged on the other side of the case and attached to the electric motor. The second flow path is arranged in the heat dissipation carrier, and the motor flange has an intake port and a discharge port that are connected to the first flow path. The first flow path gradually inclines from one end in the axial direction to the other end in a direction away from the rotational axis of the electric motor.
このように構成することで、第1流路、及び第2流路によってケースの両端を閉塞する2つのプレートの少なくとも一方が冷却され、ケースに収容される減速部やモータシャフトも冷却されるため、モータシャフトに直結する減速部の発熱を抑えることができる。そのため、減速部を電動モータの高速回転に対応して適用可能となり、電動モータの小型化を図ることができる。また、第1流路、及び第2流路を設けることによる冷却方式となり、従来のファンによる空冷方式の場合のように吸排気がむき出しの状態で土砂等が混入することを防止できるので、土砂等が混入しやすい建設機械等に対する搭載性を向上させることができる。
また、減速部の発熱を抑える放熱キャリアに第2流路が設けられ、第2流路を通過する流体によって冷却される。そのため、冷却された放熱キャリアに支持されるキャリア歯車を含む減速部をより確実に冷却することができ、減速部の発熱を抑制できる。さらに、冷却された放熱キャリアに回転自在に支持されるキャリア歯車を含む減速部をより確実に冷却することができ、減速部の発熱を抑制できる。
また、吸入ポートから吸入された流体が第1流路を一方向に流通して吐出ポートから吐出される。このように、第1流路、及び第2流路を流通する流体の流れを一方向にすることができ、吸入ポート及び吐出ポートと外部の流体供給部とを配管で接続することで、効率よく流体を循環させることができる。
さらに、筒状をなすケースの一端側又は他端側の内周部分に第1流路が配置されない領域を確保することができる。そのため、ケースの前記領域に減速部を配置することができ、減速機の小型化を図ることが可能となる。
With this configuration, the first and second flow paths cool at least one of the two plates closing both ends of the case, and the reduction gear and motor shaft housed in the case are also cooled, thereby suppressing heat generation in the reduction gear directly connected to the motor shaft. This allows the reduction gear to be adapted to high-speed rotation of the electric motor, enabling the electric motor to be made more compact. Furthermore, the provision of the first and second flow paths provides a cooling method that prevents soil and sand from getting into the air, which occurs when the intake and exhaust ports are exposed, as occurs with conventional air-cooling methods using fans. This improves the ease of installation on construction machinery, which is prone to soil and sand getting in.
In addition, a second flow path is provided in the heat dissipation carrier that suppresses heat generation in the reduction section, and the heat dissipation carrier is cooled by the fluid passing through the second flow path. Therefore, the reduction section including the carrier gear supported by the cooled heat dissipation carrier can be more reliably cooled, thereby suppressing heat generation in the reduction section. Furthermore, the reduction section including the carrier gear rotatably supported by the cooled heat dissipation carrier can be more reliably cooled, thereby suppressing heat generation in the reduction section.
In addition, the fluid drawn in through the suction port flows unidirectionally through the first flow path and is discharged from the discharge port. In this way, the fluid flowing through the first and second flow paths can be unidirectional, and by connecting the suction port and discharge port to an external fluid supply unit with piping, the fluid can be circulated efficiently.
Furthermore, an area where the first flow path is not disposed can be secured on the inner circumferential portion of one end or the other end of the cylindrical case, so that the speed reducer can be disposed in the area of the case, thereby enabling the reduction gear to be made smaller.
本発明の一態様に係るアクチュエータは、電動モータと、前記電動モータの回転駆動力を減速させて回転駆動部に伝達する減速部と、前記電動モータのモータシャフト及び前記減速部を収容し前記電動モータの軸方向に筒軸を向けた筒状のケースと、前記ケースに軸方向に沿って設けられ、流体を流す第1流路と、前記ケースの軸方向両端を閉塞する2つのプレートと、前記2つのプレートのうち少なくとも一方に設けられ、前記流体が流れ前記第1流路に接続する第2流路と、を備え、前記2つのプレートのうち一方がヒートシンクからなる放熱キャリアであり、前記第2流路は、前記放熱キャリアに設けられ、前記放熱キャリアには、前記減速部に設けられるキャリア歯車が回転自在に支持されている。 An actuator according to one aspect of the present invention comprises an electric motor, a reduction gear unit that reduces the speed of the rotational drive force of the electric motor and transmits it to a rotational drive unit, a cylindrical case that houses the motor shaft of the electric motor and the reduction gear unit and has a cylindrical axis facing the axial direction of the electric motor, a first flow path that is arranged axially in the case and through which a fluid flows, two plates that close both axial ends of the case, and a second flow path that is arranged in at least one of the two plates and through which the fluid flows and connects to the first flow path , one of the two plates being a heat dissipation carrier made of a heat sink, the second flow path being arranged in the heat dissipation carrier, and a carrier gear that is arranged in the reduction gear unit is rotatably supported on the heat dissipation carrier .
このように構成することで、第1流路、及び第2流路によってケースの両端を閉塞する2つのプレートの少なくとも一方が冷却され、ケースに収容される減速部やモータシャフト及び電動モータも冷却されるため、モータシャフトに直結する減速部の発熱を抑えることができる。 By configuring it in this way, the first and second flow paths cool at least one of the two plates that close both ends of the case, and the reduction gear, motor shaft, and electric motor housed in the case are also cooled, thereby reducing heat generation in the reduction gear that is directly connected to the motor shaft.
本発明の一態様に係る建設機械は、車体と、前記車体を走行させる駆動輪と、前記駆動輪を駆動する電動モータ及び減速機と、を備え、前記減速機は、電動モータの回転駆動力を減速させて回転駆動部に伝達する減速部と、前記電動モータのモータシャフト及び前記減速部を収容し前記電動モータの軸方向に筒軸を向けた筒状のケースと、前記ケースに軸方向に沿って設けられ、流体を流す第1流路と、前記ケースの軸方向両端を閉塞する2つのプレートと、前記2つのプレートのうち少なくとも一方に設けられ、前記流体が流れ前記第1流路に接続する第2流路と、を備え、前記ケースが前記車体又は前記駆動輪に固定され、前記電動モータの回転駆動力が前記減速機を介して前記駆動輪に伝達され、前記第1流路及び前記第2流路は、前記車体及び前記駆動輪の少なくとも一方に設けられる流体供給部に接続されている。 A construction machine according to one aspect of the present invention comprises a vehicle body, drive wheels that propel the vehicle body, and an electric motor and reducer that drive the drive wheels. The reducer comprises a reduction unit that reduces the rotational drive force of the electric motor and transmits it to a rotational drive unit, a cylindrical case that houses the motor shaft of the electric motor and the reduction unit and has a cylindrical axis oriented in the axial direction of the electric motor, a first flow path that is arranged axially in the case and through which a fluid flows, two plates that close both axial ends of the case, and a second flow path that is arranged in at least one of the two plates and through which the fluid flows and connects to the first flow path. The case is fixed to the vehicle body or the drive wheels, the rotational drive force of the electric motor is transmitted to the drive wheels via the reduction gear, and the first flow path and the second flow path are connected to a fluid supply unit that is arranged in at least one of the vehicle body and the drive wheels.
このように構成することで、ショベル等の建設機械に搭載された流体供給部に対して第1流路、及び第2流路を接続した状態で減速機を設けることができる。 By configuring it in this way, the reducer can be installed with the first flow path and the second flow path connected to the fluid supply unit mounted on a construction machine such as a shovel.
上述の減速機、アクチュエータ、及び、建設機械は、減速部の発熱を抑えることで、高速回転を可能として小型化でき、建設機械等に対して優れた搭載性が得られる。 The above-mentioned reducer, actuator, and construction machine are able to rotate at high speeds and be miniaturized by suppressing heat generation in the reduction section, making them easy to install on construction machinery, etc.
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下で説明する各実施形態と変形例では、共通部分に同一符号を付し、重複する説明を一部省略するものとする。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that in each embodiment and variant described below, common parts will be designated by the same reference numerals, and some overlapping explanations will be omitted.
図1は、駆動部に電動モータ2に設けられる減速機1を採用したショベル10(建設機械)の側面図である。
本実施形態のショベル10は、走行体12の一形態であるクローラによって走行するショベルである。ショベル10は、走行体12と、走行体12の上に旋回可能に設置された旋回体11と、を備えている。
FIG. 1 is a side view of a shovel 10 (construction machine) that employs a reducer 1 provided on an electric motor 2 in its drive section.
The shovel 10 of this embodiment is a shovel that travels by means of a crawler, which is one form of a running body 12. The shovel 10 includes the running body 12 and a rotating body 11 that is rotatably installed on the running body 12.
旋回体11は、操作者が搭乗可能な運転席13と、運転席13の前部に基端側が回転可能に支持されたブーム14と、ブーム14の先端部に基端側が回転可能に連結されたアーム15と、アーム15の先端側に回転可能に連結されたバケット16と、を備えている。運転席13、ブーム14、アーム15及びバケット16の各関節には、図示しない駆動装置が内蔵されている。各関節の駆動装置は、運転席13における操作者による操作によって駆動される。
走行体12は、クローラ本体121(車体)と、クローラ本体121に回転自在に支持された駆動輪122と、を有している。走行体12には、駆動輪122を駆動する減速機1を備えた電動モータ2が設けられている。
The rotating body 11 includes a driver's seat 13 in which an operator can sit, a boom 14 whose base end is rotatably supported in front of the driver's seat 13, an arm 15 whose base end is rotatably connected to the tip of the boom 14, and a bucket 16 rotatably connected to the tip of the arm 15. Each joint of the driver's seat 13, the boom 14, the arm 15, and the bucket 16 has a built-in drive device (not shown). The drive device of each joint is driven by operation by the operator in the driver's seat 13.
The running body 12 has a crawler body 121 (car body) and drive wheels 122 rotatably supported by the crawler body 121. The running body 12 is provided with an electric motor 2 equipped with a reduction gear 1 that drives the drive wheels 122.
図2は、電動モータ2を備えた減速機1の断面図(回転軸線Oを含む平面に沿って切断した図)である。なお、図2に示す減速機1の形状、寸法は一例であって、実際の寸法とは一致しない。 Figure 2 is a cross-sectional view (cut along a plane including the rotation axis O) of a reducer 1 equipped with an electric motor 2. Note that the shape and dimensions of the reducer 1 shown in Figure 2 are an example and do not correspond to the actual dimensions.
減速機1は、正逆回転自在の電動モータ2に連結される。電動モータ2の回転駆動力は、減速機1で減速されて回転運動として出力され、駆動輪122に設けられる車軸に伝達される。 The reducer 1 is connected to an electric motor 2, which can rotate forward and backward. The rotational driving force of the electric motor 2 is reduced by the reducer 1 and output as rotational motion, which is then transmitted to the axle attached to the drive wheel 122.
減速機1は、電動モータ2のモータシャフト20と車軸との間に、遊星ギア機構からなる2段の減速部4を設けている。
ここで、以下の説明では、モータシャフト20の中心軸を回転軸線Oといい、回転軸線方向でモータシャフト20側を入力側とし、その反対側を出力側とする。また、減速機1を回転軸線O方向から見た平面視で、回転軸線Oに直交する方向を径方向といい、回転軸線O回りに周回する方向を円周方向Eという。
The reducer 1 has a two-stage reduction section 4 made up of a planetary gear mechanism provided between the motor shaft 20 of the electric motor 2 and the axle.
In the following description, the central axis of the motor shaft 20 is referred to as the rotation axis O, and the motor shaft 20 side in the rotation axis direction is referred to as the input side, and the opposite side is referred to as the output side. In addition, in a plan view of the reducer 1 seen from the direction of the rotation axis O, the direction perpendicular to the rotation axis O is referred to as the radial direction, and the direction going around the rotation axis O is referred to as the circumferential direction E.
電動モータ2は、モータシャフト20と、モータ本体21と、モータ本体21を保持するモータケース22と、モータケース22の一端に固定されたモータフランジ23(プレート)と、を有している。モータシャフト20は、回転軸線方向に延び、モータシャフト20の一端(紙面左側)の先端部20aが減速機1内に突出している。電動モータ2は、モータフランジ23を介して減速機1に取り付けられている。
モータフランジ23は、板状に形成され、モータケース22に取り付けられた状態で、モータケース22に対して径方向外側に張り出している。
なお、電動モータ2としては、いわゆるブラシ付きモータやブラシレスモータ等、電力が供給されることにより駆動するさまざまなモータを採用することができる。
The electric motor 2 has a motor shaft 20, a motor body 21, a motor case 22 that holds the motor body 21, and a motor flange 23 (plate) fixed to one end of the motor case 22. The motor shaft 20 extends in the direction of the rotation axis, and a tip portion 20a of one end (left side of the drawing) of the motor shaft 20 protrudes into the reducer 1. The electric motor 2 is attached to the reducer 1 via the motor flange 23.
The motor flange 23 is formed in a plate shape, and when attached to the motor case 22 , it projects radially outward from the motor case 22 .
As the electric motor 2, various motors that are driven by supplying electric power, such as a so-called brushed motor or brushless motor, can be used.
減速機1は、モータシャフト20からの回転駆動力が伝達される順番に1段目となる第1減速部4A、2段目となる第2減速部4Bを有している。そして、これら減速部4の配置としては、回転軸線方向で入力側から出力側に向かって第2減速部4B、第1減速部4Aの順で配置される。
第1減速部4A及び第2減速部4Bは、後述する第2ケース5Bを共有し、第2ケース5Bによって回転自在に支持されている。
The reducer 1 has a first reduction section 4A which is the first stage and a second reduction section 4B which is the second stage in the order in which the rotational driving force is transmitted from the motor shaft 20. The arrangement of these reduction sections 4 is such that the second reduction section 4B is first, followed by the first reduction section 4A, from the input side to the output side in the direction of the rotation axis.
The first reduction gear portion 4A and the second reduction gear portion 4B share a second case 5B, which will be described later, and are rotatably supported by the second case 5B.
減速機1は、電動モータ2のモータシャフト20及び減速部4を収容する筒状のケース5が設けられている。ケース5は、入力側の第1ケース5Aと、第1ケース5Aの出力側に設けられ第1ケース5Aに対して回転自在に設けられた第2ケース5Bと、を有している。 The reducer 1 has a cylindrical case 5 that houses the motor shaft 20 of the electric motor 2 and the reduction unit 4. The case 5 has a first case 5A on the input side and a second case 5B that is provided on the output side of the first case 5A and is rotatable relative to the first case 5A.
本実施形態では、第1ケース5Aがクローラ本体121に接続され、第2ケース5Bが走行体12の駆動輪122に接続されている。
第1ケース5A及び第2ケース5Bとショベル10との接続形態は、前述した形態に限定されることはない。例えば、第2ケース5Bを駆動輪122に対して接続し、第1ケース5Aをクローラ本体121に接続する構成としてもよい。
これにより、電動モータ2の回転駆動力は、減速機1を介して走行体12に伝達される。
In this embodiment, the first case 5A is connected to the crawler body 121 , and the second case 5B is connected to the drive wheels 122 of the traveling body 12 .
The connection between the first case 5A and the second case 5B and the excavator 10 is not limited to the above-described connection. For example, the second case 5B may be connected to the drive wheel 122, and the first case 5A may be connected to the crawler body 121.
As a result, the rotational driving force of the electric motor 2 is transmitted to the traveling body 12 via the reducer 1 .
減速機1は、電動モータ2のモータフランジ23の出力側端面23bに対して固定ボルト24により固定されている。具体的には、第1ケース5Aの入力側の端部(入力側端面5a)がモータフランジ23に取り付けられている。減速機1の内側の第1減速室1A及び第2減速室1Bは、外気に対して密閉された状態となり、室内には潤滑油が充填されている。 The reducer 1 is fixed to the output end face 23b of the motor flange 23 of the electric motor 2 with fixing bolts 24. Specifically, the input end (input end face 5a) of the first case 5A is attached to the motor flange 23. The first reduction chamber 1A and second reduction chamber 1B inside the reducer 1 are sealed from the outside air, and the chambers are filled with lubricating oil.
第1ケース5Aは、有底筒状に形成されている。第1ケース5Aは、回転軸線方向と同軸に配置されている。第1ケース5Aは、内筒壁51と、内筒壁51の出力側端部にモータフランジ23に対向して配置される底壁52と、を有している。第1ケース5Aの入力側端面5aは、モータフランジ23に対して固定ボルト24により固定されている。すなわち、第1ケース5Aは、電動モータ2に対して回転不能な状態で一体に設けられている。
内筒壁51には、本実施形態ではショベル10のクローラ本体121に固定するための第1固定部53が設けられている。
The first case 5A is formed in a cylindrical shape with a bottom. The first case 5A is arranged coaxially with the rotation axis direction. The first case 5A has an inner cylindrical wall 51 and a bottom wall 52 arranged at the output side end of the inner cylindrical wall 51 so as to face the motor flange 23. The input side end surface 5a of the first case 5A is fixed to the motor flange 23 by a fixing bolt 24. In other words, the first case 5A is provided integrally with the electric motor 2 in a non-rotatable state.
In this embodiment, the inner cylinder wall 51 is provided with a first fixing portion 53 for fixing to the crawler body 121 of the excavator 10 .
底壁52には、モータシャフト20の先端部20aを回転自在に支持する第1軸受54を有している。底壁52の出力側端面52aには、第2減速部4Bの第2歯車45を回転自在に支持する軸部462を有する第2キャリア46がボルト463により固定されている。 The bottom wall 52 has a first bearing 54 that rotatably supports the tip 20a of the motor shaft 20. A second carrier 46 having a shaft 462 that rotatably supports the second gear 45 of the second reduction unit 4B is fixed to the output end surface 52a of the bottom wall 52 with a bolt 463.
第2ケース5Bは、第1ケース5Aの内筒壁51の外周面51aに対して第2軸受55を介して周方向に回転自在に嵌め合う外筒壁56を有している。外筒壁56の出力側(紙面左側)の開口部には、蓋体59が取り付けられ、潤滑油が充填される第2減速室1Bを密閉状態にしている。 The second case 5B has an outer cylindrical wall 56 that rotatably fits circumferentially against the outer peripheral surface 51a of the inner cylindrical wall 51 of the first case 5A via a second bearing 55. A lid 59 is attached to the opening on the output side (left side of the drawing) of the outer cylindrical wall 56, sealing the second speed reduction chamber 1B, which is filled with lubricating oil.
外筒壁56の内周面には、リングギア57が設けられている。リングギア57には、後述する複数の第1遊星ギア42と第2歯車45の両方が噛み合うように配置されている。すなわち、第2ケース5Bは、第1遊星ギア42と第2歯車45とが共有する。
外筒壁56には、本実施形態ではショベル10の駆動輪122に固定するための第2固定部58が設けられている。
A ring gear 57 is provided on the inner peripheral surface of the outer cylindrical wall 56. The ring gear 57 is arranged to mesh with both a plurality of first planetary gears 42 and a second gear 45, which will be described later. In other words, the first planetary gears 42 and the second gear 45 share the second case 5B.
In this embodiment, the outer cylinder wall 56 is provided with a second fixing portion 58 for fixing to the drive wheel 122 of the shovel 10 .
第2減速室1Bの室内には、第1ケース5Aの底壁52を挿通するモータシャフト20に連結される軸部材からなる減速入力軸3が挿入されている。 The reduction input shaft 3, which is a shaft member connected to the motor shaft 20 that passes through the bottom wall 52 of the first case 5A, is inserted into the second reduction chamber 1B.
上述したように減速機1の内側は、第1ケース5Aの内側の空間を形成した第1減速室1Aと、第2ケース5Bの内側の空間を形成した第2減速室1Bと、を有している。第1減速室1Aと第2減速室1Bとは、第1ケース5Aの底壁52によって隔離されている。第1減速室1Aには、モータシャフト20の出力側の先端部20aが挿入されて配置されている。そして、モータシャフト20の先端部20aには、モータシャフト20と同軸線上に減速入力軸3が連結されている。モータシャフト20と減速入力軸3との連結部は、第2減速室1B内に配置されている。 As described above, the inside of the reducer 1 comprises a first reduction chamber 1A, which forms the space inside the first case 5A, and a second reduction chamber 1B, which forms the space inside the second case 5B. The first reduction chamber 1A and the second reduction chamber 1B are separated by the bottom wall 52 of the first case 5A. The output-side tip 20a of the motor shaft 20 is inserted into the first reduction chamber 1A. The reduction input shaft 3 is connected coaxially to the tip 20a of the motor shaft 20. The connection between the motor shaft 20 and the reduction input shaft 3 is located within the second reduction chamber 1B.
第1減速部4Aは、第1サンギア41と、第1遊星ギア42と、第1キャリア43と、を備えている。第1サンギア41は、減速入力軸3の出力側(紙面左側)の先端部3aに同軸に連結されている。第1遊星ギア42は、第1サンギア41を中心として円周方向に複数が均等に配置されている。第1遊星ギア42は、第2ケース5Bのリングギア57に噛み合うように設けられ、第1キャリア43に設けられる軸部431に対して回転自在に支持されている。すなわち、第1遊星ギア42は、第1サンギア41と第2ケース5Bの双方に噛み合うように配置されている。 The first reduction unit 4A includes a first sun gear 41, a first planetary gear 42, and a first carrier 43. The first sun gear 41 is coaxially connected to the tip 3a on the output side (left side of the drawing) of the reduction input shaft 3. Multiple first planetary gears 42 are evenly spaced circumferentially around the first sun gear 41. The first planetary gears 42 are arranged to mesh with the ring gear 57 of the second case 5B and are rotatably supported by a shaft 431 provided on the first carrier 43. In other words, the first planetary gears 42 are arranged to mesh with both the first sun gear 41 and the second case 5B.
第1遊星ギア42は、軸部431を圧入することにより第1キャリア43に結合されている。第1キャリア43は、平板のリング状に形成されている。第1キャリア43は、回転軸線方向で第1遊星ギア42より入力側の位置で、減速入力軸3に対して回転自在に支持されている。第1キャリア43は、回転軸線方向で第1サンギア41と第2サンギア44との間に位置している。 The first planetary gear 42 is coupled to the first carrier 43 by press-fitting the shaft portion 431. The first carrier 43 is formed in a flat ring shape. The first carrier 43 is rotatably supported on the reduction input shaft 3 at a position on the input side of the first planetary gear 42 in the direction of the rotation axis. The first carrier 43 is located between the first sun gear 41 and the second sun gear 44 in the direction of the rotation axis.
第2減速部4Bでは、第1減速部4Aで減速した回転駆動力を、減速入力軸3、第1サンギア41、第1遊星ギア42、第1キャリア43を介して減速し、第2減速部4Bの第2サンギア44に伝達する。 In the second reduction unit 4B, the rotational driving force reduced by the first reduction unit 4A is reduced via the reduction input shaft 3, first sun gear 41, first planetary gear 42, and first carrier 43, and is then transmitted to the second sun gear 44 of the second reduction unit 4B.
第2減速部4Bは、第2サンギア44と、第2歯車45(キャリア歯車)と、第2キャリア46(プレート)と、を備えている。
第2サンギア44は、減速入力軸3を挿通させる中空部44aを有している。減速入力軸3は、第2サンギア44の両方を貫通し、第2サンギア44を貫通した先端部3aに第1サンギア41が同軸に固定されている。第2サンギア44は、第2サンギア44の出力側部分が第1キャリア43の内周部に回転不能に係合し、第1キャリア43とともに一体的に回転する。
The second reduction gear portion 4B includes a second sun gear 44, a second gear (carrier gear) 45, and a second carrier 46 (plate).
The second sun gear 44 has a hollow portion 44a through which the reduction input shaft 3 is inserted. The reduction input shaft 3 passes through both second sun gears 44, and the first sun gear 41 is coaxially fixed to the tip end portion 3a that passes through the second sun gear 44. The output side portion of the second sun gear 44 is non-rotatably engaged with the inner periphery of the first carrier 43, and the second sun gear 44 rotates integrally with the first carrier 43.
第2歯車45は、第2サンギア44を中心として円周方向に複数が均等に配置されている。第2歯車45は、第2ケース5Bのリングギア57に噛み合うように設けられ、第2キャリア46から出力側に突出する軸部462に対して回転自在に支持されている。すなわち、第2歯車45は、第2サンギア44と第2ケース5Bの双方に噛み合うように配置されている。 Multiple second gears 45 are evenly spaced circumferentially around the second sun gear 44. The second gears 45 are arranged to mesh with the ring gear 57 of the second case 5B and are rotatably supported on a shaft 462 that protrudes from the second carrier 46 toward the output side. In other words, the second gears 45 are arranged to mesh with both the second sun gear 44 and the second case 5B.
図3に示すように、第2キャリア46は、円板状のキャリア本体460と、キャリア本体460の外周に設けられたヒートシンク461と、を備えた放熱キャリアである。 As shown in Figure 3, the second carrier 46 is a heat dissipation carrier that includes a disk-shaped carrier body 460 and a heat sink 461 provided on the outer periphery of the carrier body 460.
第2減速部4Bでは、第1減速部4Aで減速した回転駆動力が、第2サンギア44、第2歯車45を介して減速されて第2ケース5Bに伝達される。 In the second reduction gear unit 4B, the rotational driving force reduced by the first reduction gear unit 4A is reduced in speed via the second sun gear 44 and second gear 45 and transmitted to the second case 5B.
図2に示すように、このように構成される減速機1では、電動モータ2によって回転するモータシャフト20から回転駆動力が入力されると、その回転駆動力がモータシャフト20に同軸に連結されている減速入力軸3に伝達される。減速入力軸3に回転駆動力が入力されると、第1減速部4Aにおける第1サンギア41と第1遊星ギア42との歯数差、および第1遊星ギア42と第2ケース5Bのリングギア57との歯数差に応じて第1遊星ギア42が自転するとともに、回転軸線O周りに公転する。そして、第1遊星ギア42を支持する第1キャリア43を介して減速入力軸3から入力された回転駆動力が減速されて第2減速部4Bに伝達される。 As shown in FIG. 2, in the reducer 1 configured as described above, when rotational driving force is input from the motor shaft 20 rotated by the electric motor 2, the rotational driving force is transmitted to the reduction input shaft 3, which is coaxially connected to the motor shaft 20. When the rotational driving force is input to the reduction input shaft 3, the first planetary gear 42 rotates and revolves around the rotation axis O in accordance with the difference in the number of teeth between the first sun gear 41 and the first planetary gear 42 in the first reduction section 4A and the difference in the number of teeth between the first planetary gear 42 and the ring gear 57 of the second case 5B. The rotational driving force input from the reduction input shaft 3 is then reduced in speed via the first carrier 43, which supports the first planetary gear 42, and transmitted to the second reduction section 4B.
次に、第1減速部4Aの第1キャリア43から第2減速部4Bの第2サンギア44に回転駆動力が入力されると、第2減速部4Bにおける第2サンギア44と第2歯車45との歯数差、および第2歯車45と第2ケース5Bのリングギア57との歯数差に応じて第2歯車45が自転し、第2歯車45に噛み合う第2ケース5Bが回転軸線O周りに回転する。すなわち、第2歯車45を介して第2減速部4Bから減速された回転駆動力が第2ケース5Bに伝達される。そして、第2ケース5Bの第2固定部58に固定されるショベル10の駆動輪122に減速された回転駆動力を出力として取り出すことができる。 Next, when a rotational drive force is input from the first carrier 43 of the first reduction gear unit 4A to the second sun gear 44 of the second reduction gear unit 4B, the second gear 45 rotates on its axis according to the difference in the number of teeth between the second sun gear 44 and the second gear 45 in the second reduction gear unit 4B and the difference in the number of teeth between the second gear 45 and the ring gear 57 of the second case 5B, causing the second case 5B, which meshes with the second gear 45, to rotate around the rotation axis O. In other words, the reduced rotational drive force from the second reduction gear unit 4B is transmitted to the second case 5B via the second gear 45. The reduced rotational drive force can then be extracted as output from the drive wheel 122 of the excavator 10, which is fixed to the second fixing part 58 of the second case 5B.
図2及び図3に示すように、第1ケース5A及び第2キャリア46には、減速部4を冷却するための水冷式の水冷流路6(流路)が設けられている。モータフランジ23には、水冷流路6に接続される吸入ポート61及び吐出ポート62が設けられている。 As shown in Figures 2 and 3, the first case 5A and the second carrier 46 are provided with a water-cooled water-cooling flow path 6 (flow path) for cooling the reduction gear unit 4. The motor flange 23 is provided with an intake port 61 and an exhaust port 62 connected to the water-cooling flow path 6.
図3、図4、及び図5に示すように、水冷流路6は、第1ケース5Aに回転軸線方向に沿って設けられ、円周方向Eに間隔をあけて配列されて冷却水Wを流す複数の軸方向流路63(第1流路)と、第2キャリア46の入力側端面46aに配置される出力側連結流路64(第2流路)、第1ケース5Aの入力側端面5aに配置される入力側連結流路65(第2流路)と、が設けられている。 As shown in Figures 3, 4, and 5, the water-cooling flow path 6 is provided in the first case 5A along the rotational axis direction and includes a plurality of axial flow paths 63 (first flow paths) arranged at intervals in the circumferential direction E through which cooling water W flows, an output-side connecting flow path 64 (second flow path) arranged on the input-side end face 46a of the second carrier 46, and an input-side connecting flow path 65 (second flow path) arranged on the input-side end face 5a of the first case 5A.
吸入ポート61及び吐出ポート62は、それぞれモータフランジ23の外周面23aからL型に屈曲して出力側端面23bに向けて配置されている。吸入ポート61は、外部から冷却水Wを水冷流路6に吸入する。吐出ポート62は、水冷流路6を流通した冷却水Wを外部に吐出する。吸入ポート61及び吐出ポート62は、上述した図1に示すショベル10の一部に装備された図示しない水供給部(流体供給部)に配管により接続されている。円周方向に配列される複数の軸方向流路63のうち、吸入ポート61が接続される側が上流側であり、吐出ポート62が接続される側が下流側である。 The suction port 61 and discharge port 62 are each bent in an L-shape from the outer peripheral surface 23a of the motor flange 23 toward the output end surface 23b. The suction port 61 draws cooling water W from the outside into the water-cooled flow path 6. The discharge port 62 discharges the cooling water W that has flowed through the water-cooled flow path 6 to the outside. The suction port 61 and discharge port 62 are connected by piping to a water supply unit (fluid supply unit) (not shown) that is equipped on a part of the excavator 10 shown in FIG. 1 described above. Of the multiple axial flow paths 63 arranged in the circumferential direction, the side connected to the suction port 61 is the upstream side, and the side connected to the discharge port 62 is the downstream side.
図3に示すように、軸方向流路63は、第1ケース5Aの内筒壁51で回転軸線O回りに周回する円周方向Eのほぼ全周にわたって間隔をあけて複数配置されている。軸方向流路63の入力側端部63aは第1ケース5Aの入力側端面5aに位置し、出力側端部63bは第1ケース5Aの出力側端面5bに位置している。複数の軸方向流路63のうち1つの入力側端部63aは、吸入ポート61に接続されている。吸入ポート61と吐出ポート62は、それぞれ円周方向Eに隣り合う軸方向流路63の入力側端部63aに接続されている。
複数の軸方向流路63は、出力側から入力側に向かうに従い漸次、回転軸線Oから離れる方向に傾斜している(図2参照)。
As shown in Fig. 3, a plurality of axial flow passages 63 are arranged at intervals around substantially the entire circumference of the inner cylindrical wall 51 of the first case 5A in the circumferential direction E around the rotation axis O. The input side end 63a of each axial flow passage 63 is located on the input side end face 5a of the first case 5A, and the output side end 63b is located on the output side end face 5b of the first case 5A. The input side end 63a of one of the plurality of axial flow passages 63 is connected to the suction port 61. The suction port 61 and the discharge port 62 are each connected to the input side end 63a of the axial flow passage 63 adjacent to each other in the circumferential direction E.
The multiple axial flow passages 63 are gradually inclined in a direction away from the rotation axis O as they move from the output side to the input side (see FIG. 2).
図3及び図4に示すように、第2キャリア46の入力側端面46aに設けられる出力側連結流路64は、円周方向Eに沿って設けられている。出力側連結流路64は、円周方向Eに間隔をあけて複数設けられている。出力側連結流路64の長さ方向の両端によって、円周方向Eに隣り合う軸方向流路63の出力側端部63b同士を接続している。出力側連結流路64に接続される一対の軸方向流路63のうち冷却水Wが流通する上流側(吸入ポート61側)に位置する軸方向流路63の出力側端部63bが出力側連結流路64の上流側端部64aに接続されている。また、下流側に位置する軸方向流路63の出力側端部63bが出力側連結流路64の下流側端部64bに接続されている。このように出力側連結流路64に接続される一対の軸方向流路63のうち円周方向Eで上流側の軸方向流路63で入力側から出力側に向けて冷却水Wが流れ、その冷却水Wは出力側連結流路64で折り返して円周方向Eで下流側の軸方向流路63で出力側から入力側に向けて流通される。 3 and 4, the output-side connecting passage 64 provided on the input-side end surface 46a of the second carrier 46 is arranged along the circumferential direction E. Multiple output-side connecting passages 64 are provided at intervals in the circumferential direction E. Both longitudinal ends of the output-side connecting passage 64 connect the output-side ends 63b of adjacent axial passages 63 in the circumferential direction E. Of the pair of axial passages 63 connected to the output-side connecting passage 64, the output-side end 63b of the axial passage 63 located upstream (towards the suction port 61) through which the cooling water W flows is connected to the upstream end 64a of the output-side connecting passage 64. Furthermore, the output-side end 63b of the axial passage 63 located downstream is connected to the downstream end 64b of the output-side connecting passage 64. In this way, of the pair of axial flow paths 63 connected to the output-side connecting flow path 64, the cooling water W flows from the input side to the output side in the upstream axial flow path 63 in the circumferential direction E, and then turns around at the output-side connecting flow path 64 and flows from the output side to the input side in the downstream axial flow path 63 in the circumferential direction E.
図3及び図5に示すように、第1ケース5Aの内筒壁51の入力側端面5aに設けられる入力側連結流路65は、円周方向Eに沿って設けられている。入力側連結流路65は、円周方向Eに間隔をあけて複数設けられている。入力側連結流路65の長さ方向の両端によって、円周方向Eに隣り合う軸方向流路63の入力側端部63a同士を接続している。入力側連結流路65に接続される一対の軸方向流路63のうち上流側(吸入ポート61側)に位置する軸方向流路63は、出力側連結流路64の下流側端部64bに接続されるものであり、下流側に位置する軸方向流路63は、出力側連結流路64の上流側端部64aに接続されるものである。上流側に位置する軸方向流路63の入力側端部63aが入力側連結流路65の上流側端部65aに接続されている。また、下流側に位置する軸方向流路63の入力側端部63aが入力側連結流路65の下流側端部65bに接続されている。このように入力側連結流路65に接続される一対の軸方向流路63のうち円周方向Eで上流側の軸方向流路63で出力側から入力側に向けて冷却水Wが流れ、その冷却水Wは入力側連結流路65で折り返して円周方向Eで下流側の軸方向流路63で入力側から出力側に向けて流通される。
すなわち、水冷流路6は、軸方向流路63、出力側連結流路64、及び入力側連結流路65によって回転軸線方向に蛇行している。
As shown in FIGS. 3 and 5 , the input-side connecting passage 65 provided on the input-side end surface 5 a of the inner cylindrical wall 51 of the first case 5A is arranged along the circumferential direction E. A plurality of input-side connecting passages 65 are provided at intervals in the circumferential direction E. Both longitudinal ends of the input-side connecting passage 65 connect the input-side ends 63 a of the axial passages 63 adjacent in the circumferential direction E. Of the pair of axial passages 63 connected to the input-side connecting passage 65, the axial passage 63 located upstream (toward the suction port 61) is connected to the downstream end 64 b of the output-side connecting passage 64, and the axial passage 63 located downstream is connected to the upstream end 64 a of the output-side connecting passage 64. The input-side end 63 a of the upstream axial passage 63 is connected to the upstream end 65 a of the input-side connecting passage 65. The input-side end 63 a of the downstream axial passage 63 is connected to the downstream end 65 b of the input-side connecting passage 65. In this way, of the pair of axial flow paths 63 connected to the input side connecting flow path 65, the cooling water W flows from the output side to the input side in the upstream axial flow path 63 in the circumferential direction E, and the cooling water W turns around at the input side connecting flow path 65 and circulates from the input side to the output side in the downstream axial flow path 63 in the circumferential direction E.
That is, the water-cooling passage 6 is formed by the axial passage 63, the output-side connecting passage 64, and the input-side connecting passage 65, and snakes in the direction of the rotation axis.
以上のように、本実施形態の減速機1では、電動モータ2の回転駆動力を減速させて回転駆動部に伝達する減速部4と、電動モータ2のモータシャフト20及び減速部4を収容し電動モータ2の回転軸線方向に筒軸を向けた筒状のケース5と、ケース5に回転軸線方向に沿って設けられ、冷却水Wを流す軸方向流路63と、ケース5の回転軸線方向両端を閉塞する2つのプレート(モータフランジ23、第2キャリア46)と、2つのプレートのうち少なくとも一方に設けられ、冷却水Wが流れ軸方向流路63に接続する出力側連結流路64及び入力側連結流路65と、を備える。
このため、軸方向流路63、出力側連結流路64及び入力側連結流路65によってケース5の両端を閉塞する2つのプレートの少なくとも一方が冷却され、ケース5に収容される減速部4やモータシャフト20も冷却されるため、モータシャフト20に直結する減速部4の発熱を抑えることができる。そのため、減速部4を電動モータ2の高速回転に対応して適用可能となり、電動モータ2の小型化を図ることができる。また、軸方向流路63、出力側連結流路64及び入力側連結流路65を設けることによる冷却方式となり、従来のファンによる空冷方式の場合のように吸排気がむき出しの状態で土砂等が混入することを防止できるので、土砂等が混入しやすい建設機械等に対する搭載性を向上させることができる。
As described above, the reducer 1 of this embodiment comprises: a reduction section 4 that reduces the rotational driving force of the electric motor 2 and transmits it to the rotational driving section; a cylindrical case 5 that houses the motor shaft 20 and reduction section 4 of the electric motor 2 and has its cylindrical axis facing the rotational axis direction of the electric motor 2; an axial flow path 63 that is provided in the case 5 along the rotational axis direction and through which cooling water W flows; two plates (motor flange 23, second carrier 46) that close both ends of the case 5 in the rotational axis direction; and an output side connecting flow path 64 and an input side connecting flow path 65 that are provided on at least one of the two plates and through which the cooling water W flows and connects to the axial flow path 63.
As a result, at least one of the two plates closing both ends of the case 5 is cooled by the axial flow passage 63, the output-side connecting flow passage 64, and the input-side connecting flow passage 65, and the reduction gear unit 4 and the motor shaft 20 housed in the case 5 are also cooled, thereby suppressing heat generation in the reduction gear unit 4, which is directly connected to the motor shaft 20. This makes it possible to adapt the reduction gear unit 4 to high-speed rotation of the electric motor 2, thereby enabling the miniaturization of the electric motor 2. Furthermore, the provision of the axial flow passage 63, the output-side connecting flow passage 64, and the input-side connecting flow passage 65 provides a cooling method that prevents soil and sand from getting mixed in when the intake and exhaust air is exposed, as is the case with conventional air-cooling methods using a fan, thereby improving mountability on construction machinery and the like, which is prone to soil and sand getting mixed in.
また、本実施形態の減速機1では、第2キャリア46がヒートシンクからなる放熱キャリアであり、出力側連結流路64は、第2キャリア46に設けられている。
このため、減速部4の発熱を抑える放熱キャリアである第2キャリア46に出力側連結流路64が設けられ、出力側連結流路64を通過する冷却水Wによって冷却される。そのため、冷却された第2キャリア46に支持されるキャリア歯車(第2歯車45)を含む減速部4をより確実に冷却することができ、減速部4の発熱を抑制できる。
Furthermore, in the reducer 1 of this embodiment, the second carrier 46 is a heat dissipation carrier made up of a heat sink, and the output side connecting flow path 64 is provided in the second carrier 46 .
For this reason, the output-side connecting flow path 64 is provided in the second carrier 46, which is a heat dissipation carrier that suppresses heat generation in the reduction unit 4, and is cooled by the cooling water W that passes through the output-side connecting flow path 64. Therefore, the reduction unit 4, including the carrier gear (second gear 45) supported by the cooled second carrier 46, can be cooled more reliably, and heat generation in the reduction unit 4 can be suppressed.
さらに、本実施形態の減速機1では、第2キャリア46には、減速部4に設けられる第2歯車45が回転自在に支持されている。
このため、冷却された第2キャリア46に回転自在に支持される第2歯車45を含む減速部4をより確実に冷却することができ、減速部4の発熱を抑制できる。
Furthermore, in the reducer 1 of this embodiment, the second gear 45 provided in the reduction unit 4 is rotatably supported by the second carrier 46 .
Therefore, the reduction gear unit 4 including the second gear 45 rotatably supported by the cooled second carrier 46 can be cooled more reliably, and heat generation in the reduction gear unit 4 can be suppressed.
また、本実施形態の減速機1では、2つのプレートのうち一方が電動モータ2に取り付けられるモータフランジ23であり、モータフランジ23には、軸方向流路63に接続される吸入ポート61及び吐出ポート62が設けられている。
このため、吸入ポート61から吸入された冷却水Wが軸方向流路63を一方向に流通して吐出ポート62から吐出される。このように、軸方向流路63、出力側連結流路64及び入力側連結流路65を流通する冷却水Wの流れを一方向にすることができ、吸入ポート61及び吐出ポート62と外部の水供給部(図示省略)とを配管で接続することで、効率よく冷却水Wを循環させることができる。
In addition, in the reducer 1 of this embodiment, one of the two plates is a motor flange 23 attached to the electric motor 2, and the motor flange 23 is provided with an intake port 61 and an exhaust port 62 connected to the axial flow path 63.
Therefore, the cooling water W drawn in through the suction port 61 flows in one direction through the axial flow passage 63 and is discharged from the discharge port 62. In this way, the flow of the cooling water W flowing through the axial flow passage 63, the output-side connecting flow passage 64, and the input-side connecting flow passage 65 can be made to flow in one direction, and by connecting the suction port 61 and the discharge port 62 to an external water supply unit (not shown) with piping, the cooling water W can be circulated efficiently.
また、本実施形態の減速機1では、軸方向流路63は、回転軸線方向の一端から他端に向けて漸次、電動モータ2の回転軸線Oから離れる方向に傾斜している。
このため、筒状をなすケース5の一端側又は他端側の内周部分に軸方向流路63が配置されない領域(図2に示す符号51A)を確保することができる。例えば第1ケース5Aの領域51Aにキャリア歯車を噛み合うリングギアを設けることが可能となる。そのため、第1ケース5の領域51Aに減速部を配置することができ、減速機1の小型化を図ることが可能となる。
Furthermore, in the reducer 1 of this embodiment, the axial flow passage 63 is gradually inclined in a direction away from the rotation axis O of the electric motor 2 from one end to the other end in the rotation axis direction.
This makes it possible to ensure an area (reference numeral 51A in FIG. 2 ) where the axial flow passage 63 is not disposed on the inner circumferential portion at one end or the other end of the cylindrical case 5. For example, it is possible to provide a ring gear that meshes with the carrier gear in the area 51A of the first case 5A. This makes it possible to dispose a speed reducer in the area 51A of the first case 5, thereby enabling the reduction gear 1 to be made smaller.
また、本実施形態では、クローラ本体121(車体)と、クローラ本体121を走行させる駆動輪122と、駆動輪122を駆動する電動モータ2及び減速機1と、を備え、減速機1は、電動モータ2の回転駆動力を減速させて回転駆動部に伝達する減速部4と、電動モータ2のモータシャフト20及び減速部4を収容し電動モータ2の軸方向に筒軸を向けた筒状の第1ケース5Aと、第1ケース5Aに軸方向に沿って設けられ、冷却水Wを流す軸方向流路63と、第1ケース5Aの軸方向両端を閉塞する2つのプレート(モータフランジ23、第2キャリア46)と、2つのプレートのうち少なくとも一方に設けられ、冷却水Wが流れ軸方向流路63に接続する入力側連結流路65及び出力側連結流路64と、を備え、第1ケース5Aがクローラ本体121又は駆動輪122に固定され、電動モータ2の回転駆動力が減速機1を介して駆動輪122に伝達され、入力側連結流路65及び出力側連結流路64は、クローラ本体121及び駆動輪122の少なくとも一方に設けられる水供給部に接続されている。
このため、ショベル10等の建設機械に搭載された水供給部に対して軸方向流路63、入力側連結流路65及び出力側連結流路64を接続した状態で減速機1を設けることができる。
In this embodiment, the crawler 1 includes a crawler body 121 (car body), drive wheels 122 for driving the crawler body 121, and an electric motor 2 and a reducer 1 for driving the drive wheels 122. The reducer 1 includes a reduction unit 4 for reducing the rotational driving force of the electric motor 2 and transmitting the reduced rotational force to the rotational drive unit, a cylindrical first case 5A that houses the motor shaft 20 of the electric motor 2 and the reduction unit 4 and has a cylindrical axis oriented in the axial direction of the electric motor 2, an axial flow path 63 that is provided in the first case 5A along the axial direction and through which cooling water W flows, and a pair of axial passages 64 that close both axial ends of the first case 5A. It comprises two plates (motor flange 23, second carrier 46), and an input side connecting passage 65 and an output side connecting passage 64 provided on at least one of the two plates, through which cooling water W flows and connects to an axial passage 63, the first case 5A is fixed to the crawler body 121 or the drive wheel 122, the rotational driving force of the electric motor 2 is transmitted to the drive wheel 122 via the reducer 1, and the input side connecting passage 65 and the output side connecting passage 64 are connected to a water supply unit provided on at least one of the crawler body 121 and the drive wheel 122.
Therefore, the reducer 1 can be provided with the axial flow path 63, the input side connecting flow path 65, and the output side connecting flow path 64 connected to a water supply unit mounted on a construction machine such as a shovel 10.
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
例えば、上記の実施形態では、2つの減速部4A、4Bを備えた減速機1を採用しているが、2つの減速部であることに限定されることはない。例えば、3つ、或いは1つの減速部を備えた減速機に対して上述した第1流路や第2流路を設けることも可能である。
また、本実施形態では、流体の一例として冷却水Wを採用しているが、水であることに限定されることはなく、例えば、油やその他の冷媒などの流体を適用してもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various design modifications are possible without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above embodiment, the reducer 1 is provided with two reduction sections 4A and 4B, but the number of reduction sections is not limited to two. For example, it is also possible to provide the first flow path and the second flow path described above in a reducer provided with three or one reduction section.
Furthermore, in this embodiment, cooling water W is used as an example of the fluid, but the fluid is not limited to water, and other fluids such as oil or other refrigerants may also be used.
また、上記の実施形態では、回転軸線方向で第1ケース5Aの出力側に第2ケース5Bが設けられ、第2ケース5Bが第1ケース5Aに対して回転自在に支持された構成としているが、第2ケース5Bを設ける構成に限定されるものではない。 In addition, in the above embodiment, the second case 5B is provided on the output side of the first case 5A in the direction of the rotation axis, and the second case 5B is supported so as to be freely rotatable relative to the first case 5A, but this is not limited to a configuration in which a second case 5B is provided.
また、上記の実施形態では、第1ケース5Aの両端を閉塞する第2キャリア46とモータフランジ23のうち第2キャリア46に第2流路である出力側連結流路64を設け、入力側の第2流路である入力側連結流路65が第1ケース5Aの入力側端面5aに設けられた構成としているが、第2流路の位置はこれに限定されることはない。例えば、入力側の第2流路(入力側連結流路65)がモータフランジ23に設けられていてもよい。あるいは、出力側連結流路64が第2キャリア46に設けられずに第1ケース5Aの出力側端面5bに設けられていてもよい。 In addition, in the above embodiment, the second flow path, which is the output-side connecting flow path 64, is provided in the second carrier 46 of the second carrier 46 and the motor flange 23, which close both ends of the first case 5A, and the input-side second flow path, which is the input-side connecting flow path 65, is provided on the input-side end face 5a of the first case 5A. However, the location of the second flow path is not limited to this. For example, the input-side second flow path (input-side connecting flow path 65) may be provided on the motor flange 23. Alternatively, the output-side connecting flow path 64 may not be provided on the second carrier 46, but may be provided on the output-side end face 5b of the first case 5A.
さらに、上記の実施形態では、第1ケース5Aに取り付けられるモータフランジ23に吸入ポート61および吐出ポート62が設けられているが、これら吸入ポート61および吐出ポート62がモータフランジ23ではなく例えば第1ケース5Aに設けられていてもよい。 Furthermore, in the above embodiment, the suction port 61 and discharge port 62 are provided on the motor flange 23 attached to the first case 5A, but these suction port 61 and discharge port 62 may also be provided on, for example, the first case 5A rather than on the motor flange 23.
また、減速機1として、本実施形態では遊星歯車機構を一例として示しているが、遊星歯車機構であることに限定されることはない。例えば、遊星歯車機構に含まれる偏心揺動型の減速機、センタークランク機構の減速機に上述した冷却用の流路を適用することができる。偏心揺動型の減速機は、減速機の中心軸に対して、クランク軸が円周方向に複数本配置され、外歯歯車の揺動運動とキャリアの自転取出し機構を備えた機構のものである。また、センタークランク機構の減速機は、減速機の中心軸に対して、クランク軸が同軸上に配置され、クランク軸が外歯歯車の揺動運動を付加させ、外歯歯車の自転運動をキャリアのピンから取り出すようにした機構のものである。なお、本発明の減速機としては、偏心揺動型の減速機とセンタークランク機構との両方を備えた減速機にも適用可能である。 In addition, while this embodiment uses a planetary gear mechanism as an example of the reducer 1, the invention is not limited to a planetary gear mechanism. For example, the cooling flow path described above can be applied to an eccentric oscillating reducer included in a planetary gear mechanism, or a center crank mechanism reducer. An eccentric oscillating reducer has multiple crankshafts arranged circumferentially around the center axis of the reducer, and is equipped with a mechanism for oscillating motion of the external gear and rotating motion of the carrier. In addition, a center crank mechanism reducer has a crankshaft arranged coaxially with the center axis of the reducer, and the crankshaft imparts oscillating motion to the external gear, and the rotating motion of the external gear is extracted from the carrier pin. Note that the reducer of the present invention can also be applied to a reducer equipped with both an eccentric oscillating reducer and a center crank mechanism.
さらに、伝達機構について、本実施形態では減速関係(減速機)を示しているが、等速、増速関係になっていてもよい。 Furthermore, although the transmission mechanism in this embodiment is shown as a speed reducing mechanism (reduction gear), it may also be a constant speed or speed increasing mechanism.
また、上述した実施形態では、減速機1の適用対象としてショベル10について説明したが、本発明の減速機は、これに限定されず、ショベル以外の建設機械にも適用することができる。 Furthermore, in the above-described embodiment, the reduction gear 1 is described as being applied to a shovel 10, but the reduction gear of the present invention is not limited to this and can also be applied to construction machinery other than shovels.
なお、本明細書で開示した実施形態のうち、複数の物体で構成されているものは、当該複数の物体を一体化してもよく、逆に一つの物体で構成されているものを複数の物体に分けることができる。一体化されているか否かにかかわらず、発明の目的を達成できるように構成されていればよい。 In the embodiments disclosed in this specification, if the multiple objects are configured, the multiple objects may be integrated, and conversely, if the single object is configured, it may be divided into multiple objects. Regardless of whether the objects are integrated, it is sufficient that the object of the invention can be achieved.
1…減速機、2…電動モータ、3…減速入力軸、4…減速部、4A…第1減速部、4B…第2減速部、5…ケース、5A…第1ケース、5B…第2ケース、6…水冷流路(流路)、10…ショベル(建設機械)、20…モータシャフト、23…モータフランジ(プレート)、41…第1サンギア、42…第1遊星ギア、43…第1キャリア、44…第2サンギア、45…第2歯車、46…第2キャリア(プレート)、51…内筒壁、53…第1固定部、57…リングギア、58…第2固定部、61…吸入ポート、62…吐出ポート、63…軸方向流路(第1流路)、64…出力側連結流路(第2流路)、65…入力側連結流路(第2流路)、121…クローラ本体(車体)、122…駆動輪、O…回転軸線
REFERENCE SIGNS LIST 1...reduction gear, 2...electric motor, 3...reduction input shaft, 4...reduction section, 4A...first reduction section, 4B...second reduction section, 5...case, 5A...first case, 5B...second case, 6...water-cooled flow path (flow path), 10...shovel (construction machine), 20...motor shaft, 23...motor flange (plate), 41...first sun gear, 42...first planetary gear, 43...first carrier, 44...second sun gear, 45...second gear, 46...second carrier (plate), 51...inner cylinder wall, 53...first fixed section, 57...ring gear, 58...second fixed section, 61...suction port, 62...discharge port, 63...axial flow path (first flow path), 64...output-side connecting flow path (second flow path), 65...input-side connecting flow path (second flow path), 121...crawler body (car body), 122...drive wheel, O...rotation axis
Claims (6)
前記電動モータのモータシャフト及び前記減速部を収容し前記電動モータの軸方向に筒軸を向けた筒状のケースと、
前記ケースに軸方向に沿って設けられ、流体を流す第1流路と、
前記ケースの軸方向両端を閉塞する2つのプレートと、
前記2つのプレートのうち少なくとも一方に設けられ、前記流体が流れ前記第1流路に接続する第2流路と、
を備え、
前記2つのプレートのうち一方がヒートシンクからなる放熱キャリアであり、
前記第2流路は、前記放熱キャリアに設けられ、
前記放熱キャリアには、前記減速部に設けられるキャリア歯車が回転自在に支持されている、減速機。 a speed reducer that reduces the rotational drive force of the electric motor and transmits the reduced speed to the rotation drive unit;
a cylindrical case that accommodates a motor shaft of the electric motor and the reduction gear unit and has a cylindrical axis oriented in the axial direction of the electric motor;
a first flow path provided in the case along the axial direction and through which a fluid flows;
two plates closing both axial ends of the case;
a second flow path provided in at least one of the two plates, through which the fluid flows and which connects to the first flow path;
Equipped with
One of the two plates is a heat dissipation carrier made of a heat sink,
the second flow path is provided in the heat dissipation carrier,
a carrier gear provided in the reduction portion is rotatably supported by the heat dissipation carrier .
前記モータフランジには、前記第1流路に接続される吸入ポート及び吐出ポートが設けられている請求項1に記載の減速機。 one of the two plates is a motor flange attached to the electric motor;
The reducer according to claim 1 , wherein the motor flange is provided with an intake port and a discharge port connected to the first flow path.
前記電動モータのモータシャフト及び前記減速部を収容し前記電動モータの軸方向に筒軸を向けた筒状のケースと、
前記ケースに軸方向に沿って設けられ、流体を流す第1流路と、
前記ケースの軸方向両端を閉塞する2つのプレートと、
前記2つのプレートのうち少なくとも一方に設けられ、前記流体が流れ前記第1流路に接続する第2流路と、を備え、
前記プレートは、
前記ケースの一方に設けられ、前記減速部に設けられるキャリア歯車が回転自在に支持されたヒートシンクからなる放熱キャリアと、
前記ケースの他方に設けられ、前記電動モータに取り付けられるモータフランジと、を有し、
前記第2流路は、前記放熱キャリアに設けられ、
前記モータフランジには、前記第1流路に接続される吸入ポート及び吐出ポートが設けられ、
前記第1流路は、前記軸方向の一端から他端に向けて漸次、前記電動モータの回転軸線から離れる方向に傾斜している、減速機。 a speed reducer that reduces the rotational drive force of the electric motor and transmits the reduced speed to the rotation drive unit;
a cylindrical case that accommodates a motor shaft of the electric motor and the reduction gear unit and has a cylindrical axis oriented in the axial direction of the electric motor;
a first flow path provided in the case along the axial direction and through which a fluid flows;
two plates closing both axial ends of the case;
a second flow path provided in at least one of the two plates, through which the fluid flows and which connects to the first flow path;
The plate is
a heat dissipation carrier provided on one side of the case and including a heat sink on which a carrier gear provided in the reduction gear unit is rotatably supported;
a motor flange provided on the other side of the case and attached to the electric motor,
the second flow path is provided in the heat dissipation carrier,
the motor flange is provided with an intake port and a discharge port connected to the first flow path,
The first flow path is gradually inclined from one end to the other end in the axial direction in a direction away from the rotation axis of the electric motor.
前記電動モータの回転駆動力を減速させて回転駆動部に伝達する減速部と、
前記電動モータのモータシャフト及び前記減速部を収容し前記電動モータの軸方向に筒軸を向けた筒状のケースと、
前記ケースに軸方向に沿って設けられ、流体を流す第1流路と、
前記ケースの軸方向両端を閉塞する2つのプレートと、
前記2つのプレートのうち少なくとも一方に設けられ、前記流体が流れ前記第1流路に接続する第2流路と、
を備え、
前記2つのプレートのうち一方がヒートシンクからなる放熱キャリアであり、
前記第2流路は、前記放熱キャリアに設けられ、
前記放熱キャリアには、前記減速部に設けられるキャリア歯車が回転自在に支持されている、アクチュエータ。 An electric motor;
a speed reducer that reduces the rotational drive force of the electric motor and transmits the reduced rotational drive force to a rotation drive unit;
a cylindrical case that accommodates a motor shaft of the electric motor and the reduction gear unit and has a cylindrical axis oriented in the axial direction of the electric motor;
a first flow path provided in the case along the axial direction and through which a fluid flows;
two plates closing both axial ends of the case;
a second flow path provided in at least one of the two plates, through which the fluid flows and which connects to the first flow path;
Equipped with
One of the two plates is a heat dissipation carrier made of a heat sink,
the second flow path is provided in the heat dissipation carrier,
a carrier gear provided in the reduction gear portion is rotatably supported by the heat dissipation carrier ;
前記車体を走行させる駆動輪と、
前記駆動輪を駆動する電動モータ及び減速機と、
を備え、
前記減速機は、
電動モータの回転駆動力を減速させて回転駆動部に伝達する減速部と、
前記電動モータのモータシャフト及び前記減速部を収容し前記電動モータの軸方向に筒軸を向けた筒状のケースと、
前記ケースに軸方向に沿って設けられ、流体を流す第1流路と、
前記ケースの軸方向両端を閉塞する2つのプレートと、
前記2つのプレートのうち少なくとも一方に設けられ、前記流体が流れ前記第1流路に接続する第2流路と、
を備え、
前記ケースが前記車体又は前記駆動輪に固定され、前記電動モータの回転駆動力が前記減速機を介して前記駆動輪に伝達され、
前記第1流路及び前記第2流路は、前記車体及び前記駆動輪の少なくとも一方に設けられる流体供給部に接続されている、建設機械。 The car body and
drive wheels for driving the vehicle body;
an electric motor and a reducer that drive the drive wheels;
Equipped with
The reducer is
a speed reducer that reduces the rotational drive force of the electric motor and transmits the reduced speed to the rotation drive unit;
a cylindrical case that accommodates a motor shaft of the electric motor and the reduction gear unit and has a cylindrical axis oriented in the axial direction of the electric motor;
a first flow path provided in the case along the axial direction and through which a fluid flows;
two plates closing both axial ends of the case;
a second flow path provided in at least one of the two plates, through which the fluid flows and which connects to the first flow path;
Equipped with
the case is fixed to the vehicle body or the drive wheels, and the rotational drive force of the electric motor is transmitted to the drive wheels via the reducer;
The first flow path and the second flow path are connected to a fluid supply unit provided in at least one of the vehicle body and the drive wheels.
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