(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、減速機構に含まれる歯車の焼き付きや摩耗を防止する目的で、ケース内には潤滑油が収容されている。ただし、潤滑油の取り扱い上の理由(例えば、交換にともなう手間や費用の理由)から、ケース内に収容される潤滑油の量は、多くの場合、ケース内の領域の一部分を満たすだけの量となっている。このような減速装置においても、減速機構の構成要素の動作にともない、歯車等に潤滑油が行き渡ることが期待され得る。
【0005】
しかしながら、複数段の減速機構のうちの後段の減速機構では、前段の減速機構と比較して、動作が遅くなる(例えば、単位時間あたりの回転数が小さくなる)。とりわけ、いくつかの減速機構に組み込まれた歯車等が、常に、潤滑油の液面よりも上方に位置することもある。したがって、後段の減速機構への潤滑油の供給が不十分となり、焼き付きや摩耗が発生してしまう虞がある。
【0006】
本発明は以上の点を考慮してなされたものであり、後段の減速機構へ潤滑油を効果的に供給可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明による第1の減速装置は、
ケースと、
前記ケース内に収容された複数段の減速機構と、を備え、
最後段の減速機構よりも前段となる少なくとも一つの減速機構は、歯車を回転可能に支持し且つ自らも回転可能に支持されたキャリアを有し、
前記キャリアは、前記少なくとも一つの減速機構よりも後段の減速機構に向けて前記ケース内の潤滑油を誘導する誘導手段を有する。
【0008】
本発明による第1の減速装置において、前記誘導手段は、前記キャリアの前記後段の減速機構側を向く面に、設けられていてもよい。
【0009】
本発明による第1の減速装置において、前記誘導手段は、前記キャリアの回転軸線に直交する径方向の外方において前記後段の減速機構に接近するように前記径方向に対して傾斜した傾斜面を含むようにしてもよい。
【0010】
本発明による第1の減速装置において、前記誘導手段は、前記回転軸線の周方向に沿って前記傾斜面と交互に配列された突部を含むようにしてもよい。
【0011】
本発明による第2の減速装置は、
ケースと、
前記ケース内に収容された複数段の減速機構と、を備え、
最後段の減速機構よりも前段となる少なくとも一つの減速機構は、歯車を回転可能に支持し且つ自らも回転可能に支持されたキャリアを有し、
前記キャリアの前記後段の減速機構側を向く面は、前記キャリアの回転軸線に直交する径方向の外方において前記後段の減速機構に接近するように前記径方向に対して傾斜した傾斜面と、前記回転軸線の周方向に沿って前記傾斜面と交互に配列された突部と、を含む。
【0012】
本発明による第1または第2の減速装置において、
前記後段の減速機構は、歯車を回転可能に支持し且つ自らも回転可能に支持されたキャリアを有し、
前記傾斜面の前記径方向における外方端は、前記後段の減速機構の前記キャリアに支持された前記歯車の回転軸線よりも前記径方向における外方に位置していてもよい。
【0013】
本発明による第1または第2の減速装置において、
前記少なくとも一つの減速機構の前記キャリアは、前記後段の減速機構側を向く面に前記誘導手段を有し、且つ、前記後段の減速機構とは反対側に前記歯車を支持し、
前記後段の減速機構は、回転可能に支持されたキャリアを有し、
前記後段の減速機構の前記キャリアは、前記少なくとも一つの減速機構側に歯車を回転可能に支持していてもよい。
【0014】
本発明による第1または第2の減速装置において、
前記誘導手段は、前記キャリアの回転軸線に直交する径方向の外方において前記後段の減速機構に接近するように前記径方向に対して傾斜した傾斜面を含み、
前記傾斜面の延長線上に、前記後段の減速機構の前記キャリアに回転可能に支持された前記歯車が、配置されていてもよい。
【0015】
本発明による第1または第2の減速装置において、
前記後段の減速機構の前記キャリアは、キャリア本体部と、前記キャリア本体部から前記少なくとも一つの減速機構側へ突出した柱部と、を有し、
前記後段の減速機構は、前記柱部に取り付けられた保持プレートをさらに有し、
前記保持プレートは、前記柱部に貫通された前記歯車を前記キャリア本体部との間で回転可能に保持し、
前記保持プレートに貫通孔が形成されていてもよい。
【0016】
本発明による第1のキャリアは、
ケース内に回転可能に支持され且つ遊星歯車を回転可能に支持する遊星歯車減速機構のキャリアであって、
前記遊星歯車を支持する面とは反対側となる面に、当該面に対して前記キャリアの回転軸線に対面する領域に向けて前記ケース内の油を誘導する誘導手段を備える。
【0017】
本発明による第1のキャリアが、
前記キャリアは、前記後段の減速機構に回転を出力するための歯を、さらに備え、
前記誘導手段は、前記後段の減速機構に向けて前記ケース内の油を誘導するようにしてもよい。
【0018】
本発明による第2のキャリアは、
ケース内に回転可能に支持され且つ遊星歯車を回転可能に支持する遊星歯車減速機構のキャリアであって、
前記遊星歯車を支持する面とは反対側となる面に、当該キャリアの回転軸線を中心とする周方向に配列された複数の収容凹部を有し、
各収容凹部は、当該キャリアの回転軸線を中心とした径方向における内方に向けて開口し、前記径方向の外方において前記径方向に対して傾斜した傾斜面によって区画されている。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、後段の減速機構へ潤滑油を効果的に供給することができる。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面に示される要素には、理解を容易にするために、サイズ及び縮尺等が実際のそれらと異なって示されている要素が含まれうる。
【0022】
以下に説明する減速装置および遊星歯車減速機構のキャリアでは、減速機構に対して効果的に潤滑油を供給するための工夫がなされており、これにより、減速装置に含まれる歯車等の焼き付きや摩耗を効果的に抑制して、減速装置を長寿命化することができる。以下に説明する減速装置及びキャリアは、典型的には建設機械が備える走行用装置における減速機として使用可能であるが、他の用途に適用されてもよく、その用途は特に限定されない。
【0023】
減速装置10は、例えば、建設機械に搭載され、建設機械を走行させるための駆動力を出力する。減速装置10は、駆動源からの入力を減速して出力する。
図1に示された例において、減速装置10は、駆動源としての油圧モータ5に連結し、油圧モータ5から回転を入力される。減速装置10は、ケース20と、ケース20内に配置された入力軸15、第1減速機構30及び第2減速機構40と、を有している。
【0024】
ケース20は、固定ケース21及び回転ケース22を含んでいる。固定ケース21は、建設機械に固定され、また、油圧モータ5を保持している。回転ケース22は、筒状の形状を有している。固定ケース21の端部が、回転ケース22内に挿入されている。回転ケース22の固定ケース21と接続していない側の開口部は、蓋体25によって塞がれている。固定ケース21及び回転ケース22は、軸受26及び軸受27を介して、中心軸線(回転軸線)CAを中心として相対回転可能に接続している。図示された例において、中心軸線CAは、回転ケース22の中心に一致している。回転ケース22の内面には、中心軸線CAを中心とする周方向CDに沿って配列された内歯23が形成されている。以下において、中心軸線CAと平行な方向を軸線方向ADと呼び、中心軸線CAに直交する方向を径方向RDと呼ぶ。
【0025】
入力軸15は、ケース20内に回転可能に保持されている。図示された例において、入力軸15の回転中心は、中心軸線CAに一致している。入力軸15は、油圧モータ5と連結し、油圧モータ5から回転駆動力を入力される。
【0026】
第1減速機構30は、入力軸15から回転を入力され、当該回転を減速して第2減速機構40に出力する。図示された第1減速機構30は、遊星歯車型減速機構として構成されている。第1減速機構30は、主たる構成要素として、第1太陽歯車31、第1遊星歯車32、第1キャリア34と、を有している。第1太陽歯車31は、入力軸15に連結し、中心軸線CAを中心として入力軸15と同期して回転する。第1キャリア34は、全体としてプレート状、とりわけ円板状に形成されている。第1キャリア34は、中心軸線CAを中心として回転可能に配置されている。第1キャリア34は、第1遊星歯車32を回転可能に保持している。第1遊星歯車32は、第1太陽歯車31の周囲に配置され、第1太陽歯車31及び回転ケース22の内歯23と噛み合っている。例えば、三つの第1遊星歯車32が、等間隔離れて、第1キャリア34に支持されている。また、第1キャリア34には、中心軸線CA上となる領域に孔を形成されている。第1キャリア34は、この孔に向けて突出した内歯37を有している。複数の内歯37は、中心軸線CAを中心とした周方向に配列されている。
【0027】
第1キャリア34は、中心軸線CAに平行な軸線方向ADにおける一側(
図1における右側)s1を向く一側面34aと、軸線方向ADにおける他側(
図1における左側)s2を向く他側面34bと、を含んでいる。第1キャリア34は、円板状のキャリア本体部35と、キャリア本体部35から軸線方向ADに突出した柱部36と、を有している。柱部36は、キャリア本体部35から軸線方向ADにおける一側s1に突出している。複数の柱部36が、各第1遊星歯車32に対応して設けられている。各柱部36は、対応する第1遊星歯車32の中心に形成された穴を貫通している。柱部36と第1遊星歯車32の間には、軸受33が設けられている。軸受33は、柱部36上に固定されたインナーレース33bと、インナーレース33b及び第1遊星歯車32の間に位置する複数の転動体33aと、を有している。転動体33aは、インナーレース33bと第1遊星歯車32の内周面に接触している。各柱部36の中心軸線は、軸線方向ADに延び、当該柱部36に対応する第1遊星歯車32の回転軸線を規定している。柱部36の先端には、締結具39を介して保持プレート38が固定されている。第1遊星歯車32及び軸受33は、保持プレート38とキャリア本体部35との間に位置し、柱部36上に保持されている。
【0028】
次に、第2減速機構40について説明する。第2減速機構40は、第1減速機構30と同様に、第2太陽歯車41、第2遊星歯車42、軸受43、第2キャリア44、保持プレート48及び締結具49を有している。第2太陽歯車41は、筒状に形成され、その内部を15が貫通している。第2太陽歯車41は、第1キャリア34の内歯37と噛み合っている。第2太陽歯車41は、中心軸線CAを中心として、第1キャリア34と同期して回転する。第2キャリア44は、軸線方向ADにおける一側s1を向く一側面44aを含んでいる。その一方で、第2キャリア44は、軸線方向ADにおける他側s2において、固定ケース21に連結している。第2キャリア44は、第1キャリア34と同様に、キャリア本体部45及び複数の柱部46を有している。各柱部46の中心軸線は、軸線方向ADに延び、第2遊星歯車42の回転軸線を規定している。例えば、四つの第2遊星歯車42が、等間隔離れて、第2キャリア44に支持されている。第1減速機構30と同様に、柱部46及び第2遊星歯車42の間には、転動体43a及びインナーレース43bを有した軸受43が設けられている。また、保持プレート48は、締結具49を介して柱部46の一側先端に取り付けられている。第2遊星歯車42及び軸受43は、保持プレート48とキャリア本体部45との間に位置し、柱部46上に保持されている。
【0029】
以上のような構成からなる減速装置10では、油圧モータ5から入力軸15に回転が入力される。入力軸15は、第1減速機構30の第1太陽歯車31と同期して回転する。第1太陽歯車31の回転にともなって、第1太陽歯車31と噛み合う第1遊星歯車32が第1キャリア34に対して回転する。第1遊星歯車32は、ケース20の内歯23とも回転している。したがって、第1遊星歯車32を回転可能に支持する第1キャリア34も中心軸線CAを中心として回転する。すなわち、第1遊星歯車32は、その回転軸線を中心として自転しながら、第1キャリア34とともに中心軸線CAを中心として公転する。
【0030】
第1キャリア34の単位時間当たりの回転数は、入力軸15の単位時間あたりの回転数よりも小さくなる。そして、第1キャリア34の回転が、第1減速機構30の出力として、第2減速機構40の第2太陽歯車41に伝達される。
【0031】
第2太陽歯車41の回転にともなって、第2太陽歯車41と噛み合う第2遊星歯車42が回転する。ただし、第2遊星歯車42を支持する第2キャリア44は、固定ケース21に対して固定されている。したがって、第2遊星歯車42の回転にともなって、第2遊星歯車42と噛み合う内歯23を有した回転ケース22が、中心軸線CAを中心として回転する。回転ケース22の単位時間あたりの回転数は、第2太陽歯車41の単位時間あたりの回転数よりも小さくなる。回転ケース22はフランジ部24を有し、このフランジ部24は被駆動部に連結している。すなわち、回転ケース22が、減速装置10の出力部として、減速された回転を出力する。
【0032】
ところで、ケース20内には、潤滑油が収容されている。潤滑油によれば、ケース20内に収容された減速機構30,40の構成要素、例えば歯車31,32,41,42の焼き付きや摩耗を抑制することができる。図示された例において、中心軸線CAが鉛直方向に対して傾斜するようにして、とりわけ中心軸線CAが水平方向に沿うようにして、減速装置10が設置される。このような減速装置10の配置によれば、ケース20内の全空間に潤滑油が充填されていなかったとしても、典型的には、ケース20内の約半分となる空間に潤滑油を供給してさえおけば、言い換えると潤滑油の液面LSが中心軸線CAの近傍に位置するよう潤滑油を供給してさえおけば、中心軸線CAを中心として回転する減速機構30,40の構成要素に対して潤滑油を供給することができる。
【0033】
ところが、図示された減速装置10において、第2減速機構40の第2キャリア44は、中心軸線CAを中心として回転しない。したがって、例えば三つ以上の第2遊星歯車42が第2キャリア44に回転可能に支持されている場合には、一以上の第2遊星歯車42及びその軸受43に対して、潤滑油を十分に供給することができないことが想定される。また、第2キャリア44が中心軸線CAを中心として回転するようになっていたとしても、回転の伝達経路に沿って後段となる(出力側となる)第2減速機構40の第2キャリア44の回転数は、小さくなる傾向があり、やはり、潤滑油の供給が不十分となってしまう可能性が残る。
【0034】
このような不具合に対して、本実施の形態の減速装置10によれば、回転の伝達経路に沿って前段となる(入力側となる)第1減速機構30の第1キャリア34が、後段となる(出力側となる)第2減速機構40に向けてケース20内の潤滑油を誘導する誘導手段50を有している。前段となる第1減速機構30の第1キャリア34の単位時間あたりの回転数は、後段となる第2減速機構40の第2キャリア44の単位時間あたりの回転数と比較して、大きくなる。このため、第1キャリア34の一部分がケース20内の潤滑油内に浸漬される状態で、第1キャリア34が中心軸線CAを中心として回転すると、ケース20内の潤滑油を攪拌し、更には、ケース20内において潤滑油から露出した第2遊星歯車42に対して潤滑油を供給することも可能となる。これにより、回転を停止する又は回転数が小さくなる傾向のある第2減速機構40の構成要素、図示された例では第2キャリア44に支持された第2遊星歯車42の焼き付きや摩耗を効果的に抑制し、後段となる第2減速機構40の寿命、並びに、減速装置10全体としての寿命を、効果的に伸ばすことができる。
【0035】
図示された減速装置10においては、
図1及び
図2に示すように、誘導手段50は、第1キャリア34の第2減速機構40側を向く面、すなわち、軸線方向ADにおける他側s2を向く他側面34bに、設けられている。このような配置によれば、第2減速機構40に向けて潤滑油を効率的に誘導することができる。
【0036】
また、第2減速機構40の第2キャリア44は、第1減速機構30側で、第2遊星歯車42を支持している。したがって、ケース20内において潤滑油から露出した第2遊星歯車42に対して効率的に潤滑油を供給することができる。
【0037】
図1及び
図2に示すように、誘導手段50は、具体的な構成として、中心軸線CAを中心とする径方向RDに対して傾斜した傾斜面51を有している。この傾斜面51は、径方向RDの外方において軸線方向ADにおいて第2減速機構40に近接する側s2に位置し、且つ、径方向RDの内方において軸線方向ADにおいて第2減速機構40から離間する側s1に位置するよう、径方向RDに対して傾斜している。ここで、径方向RDにおける外方とは、径方向RDに沿って中心軸線CAから離間する側のことであり、径方向RDにおける内方とは、径方向RDに沿って中心軸線CAに近接する側のことである。別の表現をすると、第1キャリア34の第2減速機構40側を向く他側面34bは、第2減速機構40から離間する側に凹んだ凹部34c、とりわけ周方向CDに沿った環状の凹部34cを有している。このような傾斜面51によれば、遠心力との組み合わせによって、ケース20内における潤滑油内となる領域および潤滑油外となる領域において、第2減速機構40に向けて潤滑油を効率的に供給することができる。
【0038】
さらに、
図1及び
図2に示すように、誘導手段50は、中心軸線CAを中心とした周方向CDに、傾斜面51と交互に配列された突部52を有している。すなわち、各傾斜面51は、周方向CDに隣り合う二つの突部52の間に配置されている。結果として、各傾斜面51は、当該二つの突部52の間に収容凹部34dを形成している。この収容凹部34dは、径方向RDに内方に向けて開口し、径方向RDの外方を傾斜面51によって区画されている。また、この収容凹部34dは、周方向CDにおける両外方を突部52によって区画されている。このような構成の誘導手段50は、第1キャリア34の中心軸線CAを中心とした回転にともなって、傾斜面51と突部52とによって形成される収容凹部34d内に潤滑油をすくい上げることができる。さらに、第1キャリア34の回転に起因した遠心力を付加された潤滑油は、傾斜面51に誘導されて、第2減速機構40のうちの潤滑油液面LSよりも上方となる領域に向けて供給される。すなわち、傾斜面51及び突部52の組み合わせによって、第2減速機構40に向けて潤滑油を極めて効率的に誘導することができる。
【0039】
なお、
図2は、第1キャリア34の一側面34aを示す平面図である。
図2には、第2遊星歯車42の回転軸線CA2の位置を、軸線方向ADに投影して、第1キャリア34に上に示している。
図2に示すように、傾斜面51の径方向RDにおける外方端51aは、第2減速機構40の第2キャリア44に支持された第2遊星歯車42の回転軸線CA2よりも、径方向RDにおける外方に位置している。したがって図示された例において、傾斜面51の径方向RDにおける外方端51aから中心軸線CAまでの径方向RDに沿った距離は、第2遊星歯車42の回転軸線CA2から中心軸線CAまでの径方向RDに沿った距離よりも長くなっている。このような傾斜面51によれば、潤滑油から露出した第2遊星歯車42の回転軸線CA2よりも上方となる位置に潤滑油を供給することが可能となる。この場合、第2遊星歯車42に回転にともなって、第2遊星歯車42や軸受43に潤滑油を効果的に行き渡らせることが可能となる。
【0040】
また、
図1に示すように、第2キャリア44に支持された第2遊星歯車42は、傾斜面51の延長線vl上に、位置している。したがって、第2遊星歯車42及び軸受43に対して効率的に潤滑油を供給することができる。
【0041】
ところで、図示された例において、第2遊星歯車42及び軸受43は、第2キャリア44の柱部46に固定された保持プレート48を用いて、柱部46上に保持されている。そして、保持プレート48は、第2遊星歯車42及び軸受43を軸線方向ADにおける一側s1から、すなわち軸線方向ADにおける第1減速機構30の側から、第2遊星歯車42及び軸受43を覆っている。ただし、
図1に示すように、保持プレート48には貫通孔48aが形成されている。この貫通孔48aを通過することで、誘導手段50によって誘導された潤滑油を、第2遊星歯車42及び軸受43に供給することができる。さらに、この構成によれば、保持プレート48と第2キャリア44のキャリア本体部45との間に潤滑油を保持することができ、これにより、第2遊星歯車42及び軸受43の焼き付きや摩耗をより効果的に抑制することができる。
【0042】
なお、
図3及び
図4は、軸線方向ADにおける一側s1から保持プレート48を示す図である。
図3及び
図4に示された例において、貫通孔48aは、第2遊星歯車42の回転軸線CA2を中心とした周方向CD2に等間隔をあけて配列されている。また、貫通孔48aは、第2遊星歯車42の回転軸線CA2に直交する径方向において、軸受43の転動体43aと重なるように配置されている。この配置により、軸受43に対して効率的に潤滑油を供給することが可能となる。
図3に示された例において、貫通孔48aは円形状となっており、
図4に示された例において、貫通孔48aは周方向に長細く延びる形状となっている。ただし、貫通孔48aの形状や配置は、
図3及び
図4に示された例に限られず、潤滑油の粘度や第2キャリア44の大きさ等に依存して適宜決定することができる。
【0043】
以上に説明した一実施の形態において、減速装置10は、ケース20と、ケース20内に収容された複数段の減速機構30,40と、を有している。最後段の減速機構よりも前段となる少なくとも一つの減速機構が、具体的には第1減速機構30が、歯車32を回転可能に支持し且つ自らも回転可能に支持されている。第1キャリア34は、少なくとも一つの減速機構30よりも後段の減速機構に向けて、具体的には第2減速機構40に向けて、ケース20内の潤滑油を誘導する誘導手段50を有している。このような減速装置10によれば、回転を停止する又は回転数が小さくなる傾向のある後段の減速機構の構成要素の焼き付きや摩耗を、図示された例では第2キャリア44に支持された第2遊星歯車42の焼き付きや摩耗を、効果的に抑制することができる。これにより、後段となる第2減速機構40の寿命、並びに、減速装置10全体としての寿命を、効果的に伸ばすことができる。
【0044】
一実施の形態を説明してきたが、上述した一実施の形態に発明が限定されることを意図していない。上述した一実施の形態は、その他の様々な具体例で実施されることが可能であり、その要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
【0045】
まず、上述した一具体例において、減速装置10が、二段の減速機構30,40を有する例を示したが、これに限られない。例えば、減速装置10が、三段以上の減速機構を含むようにしてもよい。このような例においても、最後段以外の少なくとも一つの減速機構が、歯車を回転可能に支持し且つ自らも回転可能に支持されたキャリアを有し、そして、このキャリアが、前記少なくとも一つの減速機構よりも後段の減速機構に向けてケース内の潤滑油を誘導する誘導手段50を有することで、上述の一実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【0046】
また、減速装置10に含まれる複数の減速機構30,40が、遊星歯車型減速機構である例を示したが、この例に限られない。減速装置10は、例えば、遊星歯車型減速機構と偏心揺動型減速機構とを有するようにしてもよいし、複数の偏心揺動型減速機構を有するようにしてもよい。なお、前段となる減速機構が偏心揺動型減速機構となる場合、偏心揺動型減速機構において、偏心揺動歯車を保持し且つケースに対して相対回転可能なキャリアに、誘導手段50を設けることができる。このような例においても、上述の一実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【0047】
さらに、上述した一実施の形態において、第1キャリア34が三つの第1遊星歯車32を回転可能に支持する例を示したが、この例に限られず、二つの第1遊星歯車32が第1キャリア34に支持されるようにしてもよいし、四つ以上の第1遊星歯車32が第1キャリア34に支持されるようにしてもよい。同様に、第2キャリア44が四つの第2遊星歯車42を回転可能に支持する例を示したが、この例に限られず、二つ又は三つの第2遊星歯車42が第2キャリア44に支持されるようにしてもよいし、五つ以上の第2遊星歯車42が第2キャリア44に支持されるようにしてもよい。
【0048】
さらに、上述した一実施の形態において、減速装置10に連結された駆動源が、油圧モータ5からなる例を示したが、これに限られず、減速装置10への動力の入力源として電動モータ等の種々の駆動源を採用することが可能である。