JP3284065B2 - 遊星歯車減速装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベル、油
圧クレーン等の履帯駆動装置、あるいは油圧クレーンの
ロープウインチ等に好適に用いられる遊星歯車減速装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、油圧ショベル、油圧クレーン等
の履帯を駆動する履帯駆動装置は、回転源の回転出力を
減速して大きな出力を得るために遊星歯車減速装置を備
えている。

【０００３】そこで、この種の従来技術による遊星歯車
減速装置を、図５ないし図１０に油圧ショベル等の履帯
駆動装置に装備された状態を例に挙げて示す。

【０００４】図５において、１は下部走行体のサイドフ
レーム等に固着される支持部材を示し、該支持部材１の
一端側には回転源としての油圧モータ２が一体的に取付
けられている。また、支持部材１の他端側には、後述の
キャリア３３を軸方向に位置決めする筒状のストッパ部
１Ａが形成されている。

【０００５】３は回転体となる有蓋筒状のハウジングを
示し、該ハウジング３は支持部材１の外周側に位置する
ドラム４と、内周側に内歯車５Ａが設けられたリングギ
ヤ５と、リングギヤ５を施蓋する円板状の蓋体６とから
構成されている。

【０００６】ここで、ドラム４は円すいころ軸受７を介
して支持部材１に回転可能に支持され、その外周側には
履帯駆動用のスプロケット８がボルト９によって取付け
られている。また、リングギヤ５の一端側はボルト１０
によってドラム４に固着され、蓋体６はボルト１１によ
ってリングギヤ５の他端側に固着されている。さらに、
蓋体６の内側面には中心部に位置して後述する太陽歯車
１７の先端面に摺接するライナ１２が嵌合している。

【０００７】１３は支持部材１の他端側外周にスプライ
ン結合された環状のハブ、１４は支持部材１のストッパ
部１Ａ外周に螺着されたナットをそれぞれ示し、該ナッ
ト１４とハブ１３とによって円すいころ軸受７が軸方向
に位置決めされている。また、ハブ１３はキャリア３３
にスプライン結合され、これにより、キャリア３３がハ
ブ１３を介して支持部材１に対して回転規制された状態
で固定されている。

【０００８】１５は油圧モータ２の回転出力を導出する
回転軸を示し、この回転軸１５の一端側は油圧モータ２
と連結されている。また、蓋体６に向けて延在した回転
軸１５の他端側には後述する１段目の太陽歯車１７が一
体形成され、その先端面は前記ライナ１２に摺接してい
る。

【０００９】１６は１段目の減速歯車機構を示し、この
減速歯車機構１６は図６に示すように、回転軸１５の他
端側に一体形成された太陽歯車１７と、該太陽歯車１７
とリングギヤ５の内歯車５Ａとに噛合するように配設さ
れ、該太陽歯車１７の周囲を自転しつつ公転する複数
（１個のみ図示）の遊星歯車１８と、ピン１９および軸
受２０を介して遊星歯車１８を回転可能に支持し、該遊
星歯車１８の公転を後述する２段目の太陽歯車２３に伝
達するキャリア２１とから構成されている。

【００１０】２２は２段目の減速歯車機構を示し、該減
速歯車機構２２は、１段目のキャリア２１にスプライン
結合され、遊星歯車１８の公転のみが伝達される太陽歯
車２３と、該太陽歯車２３とリングギヤ５の内歯車５Ａ
とに噛合し、該太陽歯車２３の周囲を自転しつつ公転す
る遊星歯車２４と、ピン２５および軸受２６を介して遊
星歯車２４を回転可能に支持し、該遊星歯車２４の公転
を後述する３段目の太陽歯車２９に伝達するキャリア２
７とから構成されている。

【００１１】２８は最終段の減速段となる３段目の減速
歯車機構を示し、該減速歯車機構２８は、２段目のキャ
リア２７にスプライン結合され、遊星歯車２４の公転の
みが伝達される太陽歯車２９と、該太陽歯車２９とリン
グギヤ５の内歯車５Ａとに噛合し、該太陽歯車２９の周
囲を自転する遊星歯車３０と、ピン３１および軸受３２
を介して遊星歯車３０を回転可能に支持するキャリア３
３とから構成されている。そして、該キャリア３３の一
端側内周が前記ハブ１３に噛合し、該ハブ１３が支持部
材１に噛合することによって、キャリア３３が回転規制
された状態で支持部材１に固定されている。

【００１２】３４は１段目のキャリア２１に設けられた
後述のスペーサ収容部２１Ｇに収容されて太陽歯車１
７，２３間に配設された環状のスペーサを示し、該スペ
ーサ３４は、太陽歯車１７，２３の軸方向荷重を受承す
ると共に、該各太陽歯車１７，２３を回転軸１５の軸方
向に位置決めするものである。

【００１３】３５は２段目のキャリア２７のスペーサ収
容部に収容されて太陽歯車２３，２９間に配設された環
状のスペーサを示し、該スペーサ３５は、太陽歯車２
３，２９の軸方向荷重を受承すると共に、該各太陽歯車
２３，２９を回転軸１５の軸方向に位置決めするもので
ある。

【００１４】上述の如く構成された遊星歯車減速装置で
は、油圧モータ２により回転軸１５を回転させると、そ
の回転は１段目の減速歯車機構１６によって所定の減速
比をもって減速され、遊星歯車１８の公転のみがキャリ
ア２１から２段目の太陽歯車２３へと出力される。そし
て、２段目の減速歯車機構２２は前記キャリア２１から
の回転をさらに所定の減速比で減速し、遊星歯車２４の
公転のみをキャリア２７から最終段の太陽歯車２９へと
出力する。さらに、最終段の減速歯車機構２８では、キ
ャリア３３が支持部材１に対して回転規制されているか
ら、前記キャリア２７からの回転出力は減速歯車機構２
８によって所定の減速比で減速された状態で、太陽歯車
２９から遊星歯車３０を介してリングギヤ５へと伝達さ
れ、該リングギヤ５およびドラム４等からなるハウジン
グ３に大きな回転トルクを発生させる。

【００１５】かくして、油圧モータ２の回転出力は各減
速歯車機構１６，２２，２８によって順次減速され、大
トルクとなってハウジング３に伝達され、スプロケット
８に巻回される履帯（図示せず）を低速回転で駆動する
ことによって、油圧ショベル等を走行させるようになっ
ている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の如き
従来技術による遊星歯車減速装置では、その作動時にキ
ャリア２１のスペーサ収容部２１Ｇに収容されたスペー
サ３４が該スペーサ収容部２１Ｇから径方向に脱落す
る、あるいはキャリア２７のスペーサ収容部に収容され
たスペーサ３５が該スペーサ収容部から径方向に脱落す
ることがある。

【００１７】ここで、図７はスペーサ３４がキャリア２
１のスペーサ収容部２１Ｇから径方向に脱落した状態を
示している。

【００１８】このように、スペーサ３４がキャリア２１
から脱落した場合には、太陽歯車１７，２３に対する軸
方向の位置決めが適正に行われなくなり、また、スペー
サ３５がキャリア２７から脱落した場合には、太陽歯車
２３，２９に対する軸方向の位置決めが適正に行われな
くなり、遊星歯車減速装置の安定した作動が損なわれる
という問題がある。

【００１９】また、例えば脱落したスペーサ３４等が遊
星歯車１８等に接触して破損し、この破片が減速歯車機
構１６，２２，２８を構成する各歯車間に噛込んでこれ
を損傷させることにより、遊星歯車減速装置の寿命を大
幅に低下させてしまうという問題が生じる。

【００２０】ここで、スペーサ３４がキャリア２１から
脱落する理由について、図８ないし図１０を参照して以
下に説明する。

【００２１】まず、キャリア２１の構成について述べる
に、該キャリア２１は、遊星歯車１８を挟んで配設され
互いに内径寸法が異なる一対の環状円板２１Ａ，２１Ｂ
と、該各環状円板２１Ａ，２１Ｂを軸方向で連結する３
個のリブ２１Ｃと、内径寸法が小さな一方の環状円板２
１Ａの外側面から軸方向外側に突設され、内周側に前記
太陽歯車２３と噛合するスプラインが形成された円筒取
付部２１Ｄと、各環状円板２１Ａ，２１Ｂの周方向に一
定の間隔（例えば、１２０°）をもって穿設され、前記
ピン１９が圧入嵌合される複数のピン穴２１Ｅと、該各
ピン穴２１Ｅの周囲に位置して各環状円板２１Ａ，２１
Ｂの内側面に円錐台状に突設され、前記各遊星歯車１８
の摺動面を形成する複数の座面２１Ｆとからなり、鋳造
によって一体形成されている。

【００２２】また、環状円板２１Ａの内側面には、軸中
心部に位置して環状のスペーサ収容部２１Ｇが凹設さ
れ、該スペーサ収容部２１Ｇ内に前記スペーサ３４を収
容することにより、該スペーサ３４が径方向に脱落する
のを防止できる構成となっている。

【００２３】ここで、図９に示すように、スペーサ３４
を保持するためにスペーサ収容部２１Ｇと環状円板２１
Ａの内側面との間には寸法Ａ（例えば、Ａ＝３ｍｍ）の
段差を確保する必要がある。この場合、環状円板２１Ａ
の内側面は環状円板２１Ｂの外側面から寸法Ｂの位置に
設定されるが、遊星歯車１８の摺動面である座面２１Ｆ
の突出寸法Ｃを確保するため、通常、寸法Ｂは比較的大
きなプラス公差を含んだ寸法（例えば、Ｂ＝５０±３ｍ
ｍ）に設定されている。

【００２４】このため、例えば図１０に示すように、前
記寸法Ｂが公差範囲内で最大寸法Ｂ′となって環状円板
２１Ａの内側面が変動した場合には、該内側面とスペー
サ収容部２１Ｇとの間の段差寸法Ａが寸法Ｂの公差分だ
け減少した最小寸法Ａ′となり、スペーサ収容部２１Ｇ
内にスペーサ３４を確実に保持できなくなる。そして、
環状円板２１Ａの内側面が変動することにより、座面２
１Ｆの突出寸法Ｃが寸法Ｂの公差分だけ加算された最大
寸法Ｃ′となり、スペーサ３４の厚さ寸法Ｄよりも大
（Ｃ′＞Ｄ）となった場合には、スペーサ３４がスペー
サ収容部２１Ｇから径方向に脱落してしまい、遊星歯車
１８に噛込む等の不具合を生じる。

【００２５】また、２段目の減速歯車機構２２を構成す
るキャリア２７についても、１段目のキャリア２１と同
様に構成されているため、上述したと同様の理由によっ
てスペーサ３５がキャリア２７から径方向に脱落してし
まうという問題がある。

【００２６】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、太陽歯車とキャリアとの間に設けられた
スペーサがキャリアから脱落するのを確実に防止できる
ようにした遊星歯車減速装置を提供することを目的とし
ている。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明は、太陽歯車と、該太陽歯車に噛合して
該太陽歯車の周囲を自転しつつ公転する複数の遊星歯車
と、該各遊星歯車を回転可能に支持するキャリアとから
なり、該キャリアと前記太陽歯車との間には環状のスペ
ーサを設けてなる遊星歯車減速装置に適用される。

【００２８】そして、請求項１の発明が採用する構成の
特徴は、前記キャリアは、前記各遊星歯車を挟んで配設
された一対の環状の円板と、該各円板を軸方向で連結す
る複数のリブと、前記各円板のうち一方の円板の外側面
から軸方向に突設された円筒取付部と、前記スペーサを
収容するために前記一方の円板の内側面に環状に凹設さ
れたスペーサ収容部と、前記スペーサが該スペーサ収容
部から脱落するのを防止するため、該スペーサ収容部よ
りも径方向外側に位置して前記一方の円板の内側面に前
記各リブからそれぞれ径方向内側に向けて伸長して設け
られ前記スペーサの外周側に係合する複数の突起部とか
ら構成したことにある。

【００２９】上記の構成によれば、スペーサ収容部より
も径方向外側に位置して一方の円板の内側面に設けら
れ、各リブから径方向内側に向けて伸長した各突起部
が、スペーサ収容部内に収容されたスペーサの外周側に
係合することにより、該スペーサがスペーサ収容部から
径方向に脱落するのを防止することができる。

【００３０】

【００３１】さらに、各突起部をリブの位置で径方向内
側に向けて伸長するように設けているので、該各突起部
がキャリアに回転可能に支持された遊星歯車と干渉する
のを防止できる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図１ないし図４を参照して説明する。なお、本実施形態
では上述した従来技術と同一の構成要素に同一の符号を
付し、その説明を省略するものとする。

【００３３】図において、４１は１段目の減速歯車機構
を示し、該減速歯車機構４１は従来技術による減速歯車
機構１６とほぼ同様に、太陽歯車１７と、該太陽歯車１
７の周囲を自転しつつ公転する遊星歯車１８と、ピン１
９および軸受２０を介して遊星歯車１８を回転可能に支
持する後述のキャリア４２とからなるものの、該キャリ
ア４２の構成が従来技術によるキャリア２１とは異なっ
ている。

【００３４】４３は２段目の減速歯車機構を示し、該減
速歯車機構４３は従来技術による減速歯車機構２２とほ
ぼ同様に、１段目の遊星歯車１８の公転のみが伝達され
る太陽歯車２３と、該太陽歯車２３の周囲を自転しつつ
公転する遊星歯車２４と、ピン２５および軸受２６を介
して遊星歯車２４を回転可能に支持する後述のキャリア
４４とからなるものの、該キャリア４４の構成が従来技
術によるキャリア２７とは異なっている。

【００３５】ここで、１段目のキャリア４２と２段目の
キャリア４４とはほぼ同様の構成を有しているので、以
下、図２ないし図４に基づいて１段目のキャリア４２に
ついて説明し、２段目のキャリア４４についての説明は
省略する。

【００３６】図において、４２は１段目の減速歯車機構
４１を構成するキャリアを示し、該キャリア４２は、従
来技術によるキャリア２１とほぼ同様に、遊星歯車１８
を挟んで配設され互いに内径寸法が異なる一対の環状円
板４２Ａ，４２Ｂと、該各環状円板４２Ａ，４２Ｂを軸
方向で連結する３個のリブ４２Ｃと、内径寸法が小さな
一方の環状円板４２Ａの外側面から軸方向外側に突設さ
れた円筒取付部４２Ｄと、各環状円板４２Ａ，４２Ｂの
周方向に一定の間隔（例えば、１２０°）をもって穿設
された複数のピン穴４２Ｅと、該各ピン穴４２Ｅの周囲
に位置して各環状円板４２Ａ，４２Ｂの内側面に突設さ
れた複数の座面４２Ｆと、スペーサ３４を収容するため
環状円板４２Ａの内側面に凹設された環状のスペーサ収
容部４２Ｇとからなっている。しかし、該キャリア４２
には後述の各突起部４２Ｈが設けられている点で、従来
技術によるキャリア２１とは異なっている。

【００３７】４２Ｈ，４２Ｈ，…はスペーサ収容部４２
Ｇよりも径方向外側に位置して環状円板４２Ａの内側面
に突設された３個の突起部を示し、該各突起部４２Ｈは
各リブ４２Ｃの内側面から径方向内側に向けて伸長する
ように設けられている。そして、各突起部４２Ｈはスペ
ーサ３４の外周側に係合することにより、スペーサ３４
がスペーサ収容部４２Ｇから径方向に脱落するのを防止
している。

【００３８】ここで、図３に示すように、環状円板４２
Ａの内側面からの突起部４２Ｈの突出寸法Ｅは、座面４
２Ｆの突出寸法を前記最大寸法Ｃ′とし、スペーサ３４
の厚さ寸法をＤとすると、下記数１の如くに設定されて
いる。

【００３９】

【数１】Ｃ′−Ｅ＜Ｄ

【００４０】即ち、環状円板４２Ｂの外側面から環状円
板４２Ａの内側面までの寸法が、公差範囲内で最大寸法
Ｂ′となり、座面４２Ｆの突出寸法がスペーサ３４の厚
さ寸法Ｄよりも大きい最大寸法Ｃ′となったとしても、
各突起部４２Ｈと遊星歯車１８との間に生じる隙間が、
スペーサ３４の厚さ寸法Ｄよりも小さくできる構成とな
っている。

【００４１】また、図４に示すように、各リブ４２Ｃは
キャリア４２に回転可能に支持された遊星歯車１８の間
に設けられ、該各リブ４２Ｃの位置に設けられた突起部
４２Ｈの周方向の幅寸法Ｆは、キャリア４２に回転可能
に支持された遊星歯車１８の歯先と干渉しない寸法に設
定されている。

【００４２】一方、２段目の減速歯車機構４３を構成す
るキャリア４４も、上述したキャリア４２とほぼ同様
に、遊星歯車２４を挟んで配設され互いに内径寸法が異
なる一対の環状円板４４Ａ，４４Ｂと、各環状円板４４
Ａ，４４Ｂを軸方向で連結する３個のリブ４４Ｃと、内
径寸法が小さな一方の環状円板４４Ａの外側面から軸方
向外側に突設され、内周側に前記太陽歯車２３と噛合す
るスプラインが形成された円筒取付部４４Ｄと、各環状
円板４４Ａ，４４Ｂの周方向に一定の間隔（例えば、１
２０゜）をもって穿設され前記ピン２５が圧入嵌合され
る複数のピン穴４４Ｅと、該各ピン穴４４Ｅの周囲に位
置して各環状円板４４Ａ，４４Ｂの内側面に円錐台状に
突設され、前記各遊星歯車２４の摺動面を形成する複数
の座面４４Ｆと、スペーサ３５を収容するため環状円板
４４Ａの内側面に凹設された環状のスペーサ収容部４４
Ｇと、該スペーサ収容部４４Ｇよりも径方向外側に位置
して環状円板４４Ａの内側面に突設された３個（１個の
み図示）の突起部４４Ｈとからなっている。

【００４３】そして、各突起部４４Ｈがスペーサ３５の
外周側に係合することにより、スペーサ３５がスペーサ
収容部４４Ｇから径方向に脱落するのを防止できる構成
となっている。

【００４４】なお、３段目の減速歯車機構については、
従来技術による減速歯車機構２８と同一の構成を有して
いるため、その説明を省略する。

【００４５】本実施形態による遊星歯車減速装置は上述
の如き構成を有するもので、その基本的作動については
従来技術によるものと格別差異はない。

【００４６】然るに、本実施形態では、キャリア４２
に、スペーサ収容部４２Ｇよりも外周側に位置して３個
の突起部４２Ｈを設けることにより、スペーサ収容部４
２Ｇ内に収容されたスペーサ３４の外周側が突起部４２
Ｈに係合する構成としている。これにより、例えば遊星
歯車１８の摺動面となる座面４２Ｆの突出寸法が、スペ
ーサ３４の厚さ寸法Ｄよりも大きい最大寸法Ｃ′となっ
たとしても、スペーサ３４が径方向に脱落するのを突起
部４２Ｈによって確実に防止できる。

【００４７】また、キャリア４４についても、突起部４
４Ｈがスペーサ３５の外周側に係合することにより、ス
ペーサ収容部４４Ｇ内に収容されたスペーサ３５が該ス
ペーサ収容部４４Ｇから径方向に脱落するのを確実に防
止できる。

【００４８】従って、スペーサ３４によって各太陽歯車
１７，２３を軸方向に適正に位置決めすることができる
と共に、スペーサ３５によって各太陽歯車２３，２９を
軸方向に適正に位置決めすることができ、遊星歯車減速
装置の作動を長期に亘って安定させることができる。

【００４９】また、スペーサ３４，３５がキャリア４
２，４４から脱落して遊星歯車１８，２４等に噛込まれ
ることにより、スペーサ３４，３５が破損したり、遊星
歯車１８，２４等が破損したりするのを防止でき、遊星
歯車減速装置の寿命低下を確実に防止することができ
る。

【００５０】

【００５１】なお、前記実施形態では、３段の減速歯車
機構を有する遊星歯車減速装置に適用した場合を例に挙
げて説明したが、本発明はこれに限るものではなく、１
段，２段または４段以上の減速歯車機構を有する遊星歯
車減速装置に適用してもよい。

【００５２】さらに、３段目の減速歯車機構２８を構成
するキャリア３３についても、前記キャリア４２，４４
と同様のスペーサ収容部および突起部を設け、このスペ
ーサ収容部と突起部とでスペーサを保持する構成として
もよい。

【００５３】

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１の発明によ
れば、スペーサ収容部よりも径方向外側に位置して一方
の円板の内側面に各リブから径方向内側に向けて伸長す
る複数の突起部を設け、該各突起部をスペーサ収容部に
収容されたスペーサの外周側に係合させる構成としたか
ら、スペーサがスペーサ収容部から径方向に脱落するの
を確実に防止でき、該スペーサを収容部内に確保してお
くことができる。これにより、スペーサによって各太陽
歯車の軸方向荷重を受承できると共に、各太陽歯車を軸
方向に適正に位置決めすることができ、遊星歯車減速装
置の作動を長期に亘って安定させることができる。ま
た、キャリアから脱落したスペーサが遊星歯車等に噛込
まれることによってスペーサや遊星歯車等が破損してし
まうのを防止でき、遊星歯車減速装置の寿命を延ばすこ
とができる。

【００５４】さらに、各突起部をキャリアを構成するリ
ブの位置で径方向内側に向けて伸長して設ける構成とし
たから、各突起部がキャリアに回転可能に支持された遊
星歯車と干渉するのを確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態による遊星歯車減速装置の減
速歯車機構を示す拡大縦断面図である。

【図２】図１中のキャリアを示す一部破断の斜視図であ
る。

【図３】図１中のキャリアを拡大して示す縦断面図であ
る。

【図４】図３中の矢示IV−IV方向からみたキャリアの側
面図である。

【図５】従来技術による遊星歯車減速装置の縦断面図で
ある。

【図６】図５中の減速歯車機構を示す拡大縦断面図であ
る。

【図７】図６中のスペーサがキャリアから脱落した状態
を示す拡大縦断面図である。

【図８】従来技術によるキャリアを示す一部破断の斜視
図である。

【図９】図６中のキャリアを拡大して示す縦断面図であ
る。

【図１０】スペーサが脱落し得る状態のキャリアを示す
縦断面図である。

【符号の説明】

２８，４１，４３ 減速歯車機構 １７，２３，２９ 太陽歯車 １８，２４，３０ 遊星歯車 ３３，４２，４４ キャリア ３４，３５ スペーサ ４２Ａ，４２Ｂ，４４Ａ，４４Ｂ 環状円板（円板） ４２Ｃ，４４Ｃ リブ ４２Ｄ，４４Ｄ 円筒取付部 ４２Ｇ，４４Ｇ スペーサ収容部 ４２Ｈ，４４Ｈ 突起部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 栗原 猛 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社土浦工場内 (72)発明者 岸本 新吾 滋賀県甲賀郡水口町笹が丘１の２ 株式 会社東洋社滋賀工場内 (56)参考文献 特開 平３−48044（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−122542（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16H 1/28

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 太陽歯車と、該太陽歯車に噛合して該太
   陽歯車の周囲を自転しつつ公転する複数の遊星歯車と、
   該各遊星歯車を回転可能に支持するキャリアとからな
   り、該キャリアと前記太陽歯車との間には環状のスペー
   サを設けてなる遊星歯車減速装置において、 前記キャリアは、前記各遊星歯車を挟んで配設された一
   対の環状の円板と、該各円板を軸方向で連結する複数の
   リブと、前記各円板のうち一方の円板の外側面から軸方
   向に突設された円筒取付部と、前記スペーサを収容する
   ために前記一方の円板の内側面に環状に凹設されたスペ
   ーサ収容部と、前記スペーサが該スペーサ収容部から脱
   落するのを防止するため、該スペーサ収容部よりも径方
   向外側に位置して前記一方の円板の内側面に前記各リブ
   からそれぞれ径方向内側に向けて伸長して設けられ前記
   スペーサの外周側に係合する複数の突起部とから構成し
   たことを特徴とする遊星歯車減速装置。