JP2005048864A - 減速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ヒートバランスを改善し、且つ、フローティングシールの密封機能を長期に亘って維持することができる減速装置を提供する。
【解決手段】 減速装置は、油圧モータ２を囲む固定ハウジング２８と減速ギヤ機構４４を収容した回転ケーシング３２との間に設けられた環状のシール収容室７４と、シール収容室７４内に配置された環状のフローティングシール７６とを備え、シール収容室７４にはその内周面とフローティングシール７６の内周面との間にフローティングシール７６の径方向厚さよりも大の間隔を確保する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、油圧ショベルやクレーン等の建設機械に組込まれる減速装置に関する。

建設機械としての油圧ショベルはクローラ形の下部走行体を備え、この下部走行体は油圧モータの出力が減速装置を介してクローラの駆動スプロケットに伝達されることで走行される。
より詳しくは、この種の減速装置は、油圧モータを囲む固定ハウジングと、この固定ハウジングの外周面に軸受を介して回転自在に支持された回転ケーシングとを有し、これら固定ケーシング及び回転ケーシングは互いに協働してシール収容室を形成し、このシール収容室にフローティングシールが配置されている（例えば、特許文献１）。

特許文献１のフローティングシールは減速装置の内部潤滑油をシールし、一般的には、互いに摺接する一対のシールリングがそれぞれＯリングを介して固定ハウジング及び回転ケーシングに弾性的に支持された構成を有する。
特開2001-248735号公報

油圧ショベルの作業環境によっては、油圧ショベルに長時間に亘る連続走行が要求される場合があり、このような状況下ではフローティングシールから発熱によりシール収容室が過熱し、減速装置のヒートバランスが悪化する。
より詳しくは、フローティングシールのシール収容室はそのレイアウト上、回転ケーシング内の減速ギヤ室に対し軸受を介して区画されているから、減速ギヤ室とシール収容室との間での潤滑油の流通性は悪い。

このため、フローティングシール、つまり、その一対のシールリングの摺動により発生する摺動熱がシール収容室内に籠もってしまい、シール収容室での過熱を招く。このような過熱は減速ギヤ室内の潤滑油をも早期に劣化させ、減速ギヤ室内のギヤや軸受等の寿命を短縮させてしまう。
また、前述したように潤滑油の流通性が悪いと、減速ギヤ室のギヤ等から発生した摩耗粉等が潤滑油とともにシール収容室に一旦侵入すると、摩耗粉等はシール収容室内に滞留したままとなる。そして、このような摩耗粉等が一対のシールリングの摺動面間に噛み込むと、これら摺動面に異常な摩耗を発生させ、フローティングシールによる潤滑油の密封性を長期に亘って維持することができない。

本発明は上述の事情に基づいてなされ、その目的はヒートバランスを改善し、且つ、フローティングシールによる潤滑油の密封性を長期に亘り安定して維持することができる減速装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明の減速装置（請求項１）は、固定ハウジングと、この固定ハウジングの外周面に軸受を介して回転自在に支持される端壁を有し、内部の減速ギヤ室に減速ギヤ機構を収容した回転ケーシングと、固定ハウジングと回転ケーシングとの間に回転ケーシングの回転を許容して設けられ、端壁の外側に位置し且つ減速ギヤ室に軸受を介して隣接した環状のシール収容室と、このシール収容室内に配置され、外部に対してシール収容室を液密に密封する環状のフローティングシールとを備えており、シール収容室はその内周面とフローティングシールの内周面との間に、フローティングシールの径方向厚さよりも大の間隔を有している。

具体的には、軸受の外径はシール収容室の内径よりも大であり、軸受の外径とフローティングシールの内径との間の差がフローティングシールの径方向厚さよりも大となっている（請求項２）。
好ましくは、回転ケーシングの端壁にはフローティングシールの近傍に貫通孔が形成され、この貫通孔は減速ギヤ室とシール収容室との間を連通させている（請求項３）。

この場合、更に好ましくは、軸受は複列の円錐ころ軸受からなり、回転ケーシングの端壁は減速ギヤ室と円錐ころ軸受間の空所を連通させる連通路を有する（請求項４）。

請求項１，２の減速装置によれば、シール収容室内にフローティングシールの存在に拘わりなく十分な容積が確保されているので、シール収容室内に潤滑油を十分に蓄えることができる。それ故、長期に亘る減速装置の連続駆動に伴い、フローティングシールから摺動発熱量が多くても、シール収容室内における潤滑油の温度上昇が抑制される。
この結果、減速装置全体のヒートバランスが改善され、減速ギヤ室内の潤滑油が早期に熱劣化することもないし、この熱劣化に起因して減速ギヤ機構のギヤや軸受等の寿命が短くなることもない。

更に、シール収容室内に摩耗粉を含んだ潤滑油が流入しても、シール収容室の容積が大であるから、フローティングシールの摺動面に摩耗粉が噛み込む可能性は少なく、摺動面での摩耗やかじりが防止され、フローティングシールの密封機能を長期に亘って維持される。
請求項３の減速装置によれば、減速ギヤ室とシール収容室との間にて、潤滑油が貫通孔を通じて流通するので、シール収容室内にて熱が籠もることもなく、また、シール収容室内に潤滑油とともに摩耗粉が流入しても、この摩耗粉は貫通孔を通じて減速ギヤ室に排出される。

請求項４の減速装置によれば、減速ギヤ室とシール収容室との間にて、連通路、空所、円錐ころ軸受及び貫通孔からなる潤滑油の循環経路が形成されるので、減速装置のヒートバランスが更に改善されるばかりでなく、摩耗粉の噛み込みに起因したフローティングシールの損傷をもより確実に防止される。

図１は建設機械としての油圧ショベルを示す。
油圧ショベルはクローラ形の下部走行体２と、この下部走行体２に旋回可能に設けられた上部旋回体４とを備え、この上部旋回体４上に運転室６、機械室８及びカウンタウエイト等が作業機本体１０とともに搭載されている。なお、図１に示す作業機本体１０は、起伏ブーム１２の先端に回動可能にアーム１４を取付け、そして、このアーム１４の先端に回動可能なバケット１６を取付けた構成となっている。

下部走行体２はそのクローラ１８を走行させる走行装置２０を備えており、この走行装置２０の詳細を図２に示す。
走行装置２０は、油圧モータ２２と、この油圧モータ２２の出力をクローラ１８の駆動スプロケット２４に伝達する減速装置２６とからなる。
減速装置２６は円筒状の固定ハウジング２８を有し、この固定ハウジング２８は油圧モータ２２の出力軸側を囲んでいる。固定ハウジング２８はその一端に取付けフランジ３０を有し、この取付けフランジ３０を介して下部走行体２のサイドフレームに連結されている。

また、減速装置２６は同じく円筒状の回転ケーシング３２を有し、この回転ケーシング３２は固定ハウジング２８側の端壁３２ａが固定ハウジング２８の他端部に複列の円錐ころ軸受３４を介して回転自在に支持されている。より詳しくは、回転ケーシング３２は固定ハウジング２８側から、端壁３２ａを有した駆動筒３６、中空円筒３８及び蓋４０からなり、これらは互いに連結されて回転ケーシング３２内に減速ギヤ室４２を形成する。なお、前述した駆動スプロケット２４は駆動筒３６に取付けられている。

減速ギヤ室４２には減速ギヤ機構４４が収容されており、例えば、減速ギヤ機構４４は２段の遊星歯車機構からなる。具体的には、減速ギヤ機構４４は入力軸４６を有し、この入力軸４６はその一端が油圧モータ２２の出力軸２２ａに連結されている。そして、入力軸４６の他端には第１段の遊星歯車機構のサンギヤ４８が一体に形成され、このサンギヤ４８は複数の遊星ギヤ５０を介して中空円筒３８の内周面に形成された内歯５２に噛み合っている。遊星ギヤ５０はピン５４を介してキャリア５６に支持され、このキャリア５６は第２段の遊星歯車機構のサンギヤ５８と一体に回転する。サンギヤ５８は入力軸４６に回転自在に支持され、複数の遊星ギヤ６０を介して中空円筒３８の内歯５２に噛み合い、そして、遊星ギヤ６０をピン６２を介して支持するキャリア６４は固定ハウジング２８に回転不能に支持されている。

従って、油圧モータ２の出力は上述した減速ギヤ機構４４を介して中空円筒３８、つまり、回転ケーシング３２に伝達され、この結果、回転ケーシング３２とともに駆動スプロケット２４が回転される。
一方、固定ハウジング２８の取付けフランジ３０からは回転ケーシング３２の駆動筒３６に向けて環状の固定スリーブ６８が一体に突出し、また、駆動筒３６からは取付けフランジ３０に向けて回転スリーブ７０が一体に突出している。これら固定及び回転スリーブ６８，７０はそれら先端が回転スリーブ７０の回転を許容した状態で互いに係合し、固定ハウジング２８の外周面及び回転ケーシング３２の端壁３２ａと協働して環状のシール収容室７４を形成し、このシール収容室７４はその内径が円錐ころ軸受３４の外径よりも小さい。

シール収容室７４は円錐ころ軸受３４を介して減速ギヤ室４２に隣接し、減速ギヤ室４２内の潤滑油は円錐ころ軸受３４を通じてシール収容室７４に流入可能である。それ故、シール収容室７４内には環状のフローティングシール７６が収容され、このフローティングシール７６はシール収容室７４から外部への潤滑油の漏出を防止し、潤滑油を密封する。

図３はフローティングシール７６の周辺を拡大して示しており、フローティングシール７６は一対のシールリング７８と、これらシールリング７８をそれぞれ弾性的に支持するＯリング８０からなる。より詳しくは、一対のシールリング７８は固定ハウジング２８の軸線方向に並置されて互いに当接し、これら当接面が摺接面として形成されており、そして、それらの外周面に互いに逆向きの雄テーパ面が形成されている。一方、固定及び回転スリーブ６８，７０の内周面は、対応する側のシールリング７８の雄テーパ面と平行な雌テーパ面としてそれぞれ形成され、これら雌雄のテーパ面間にＯリング８０が配置されている。これらＯリング８０は、対応するシールリング７８と固定又は回転スリーブ６８，７０との間をシールする一方、一対のシールリング７８を互いに押付け、これらシールリング７８の摺接面を確実に密着させる。

従って、回転ケーシング３２が回転されると、回転スリーブ７０側のシールリング７８は固定スリーブ６８側のシールリング７８に対して摺接し、これらシールリング７８はＯリング８０と協働してシール収容室７４を外部に対して密封する。
ここで、シール収容室７４の容積はシール収容室７４内にてフローティングシール７６が占める体積よりも十分に大きく、シール収容室７４は単にフローティングシール７６を収容するのみならず、このフローティングシール７６の外側に十分な潤滑油溜まりを確保する。

具体的には、前述した円錐ころ軸受３４の外周面とフローティングシール７６の内径との間の間隔をＳ、フローティングシール７６の径方向の厚み（シールリング７８の内周面と固定又は回転スリーブの内周面との間の距離）をＴとしたとき、間隔Ｓは厚みＴよりも大に設定されている（Ｓ＞Ｔ）。
図３からも明らかなようにシール収容室７４に十分な容積の潤滑油溜まりが確保されていると、フローティングシール７６から摺動発熱が多くても、シール収容室７４内の潤滑油の温度上昇が抑制され、減速装置のヒートバランスが改善される。従って、減速ギヤ室４２が潤滑油が早期に熱劣化し、減速ギヤ機構４４のギヤや軸受等の寿命が短くなることもない。

また、減速ギヤ室４２から摩耗粉を含んだ潤滑油がシール収容室７４に流入しても、シール収容室７４はフローティングシール７６の存在に拘わらず、十分に大きな潤滑油溜まりが確保されているので、摩耗粉が一対のシールリング７８の摺動面間に噛み込んでしまう可能性は低く、フローティングシール７６は長期に亘って潤滑油の密封性を維持することができる。

本発明は上述の一実施例に制約されるものではなく、種々の変形が可能であり、これら変形例について図４〜図１０を参照しながら、以下に説明する。
なお、変形例を説明するにあたり、一実施例及び既に説明した変形例と同一の機能を有する部材及び部位には同一の参照符号を付して、それらの説明を省略する。
図４及び図５に示す変形例では、回転ケーシング３２の駆動筒３６に複数の貫通孔８２が設けられている。これら貫通孔８２は駆動筒３６の周方向に離間し、フローティングシール７６の近傍位置にて駆動筒３６を回転ケーシング３２の軸線方向に貫通し、シール収容室７４と減速ギヤ室４２との間を相互に連通させている。なお、図５中の１点鎖線は貫通孔８２が配置される分布サークルＤＣを示す。

このような貫通孔８２は、減速ギヤ室４２とシール収容室７４との間での潤滑油の流通性を高めることから、シール収容室７４内に熱が籠もることがなく、減速装置２６のヒートバランスを更に改善することができる。
また、シール収容室７４内の潤滑油に摩耗粉が含まれていても、摩耗粉は貫通孔８２を通じて潤滑油とともに減速ギヤ室４２に流出し易くなり、フローティングシール７６の摺動面間に摩耗粉が噛み込む可能性を更に低下させることができる。

図６に示す変形例の貫通孔８２は、回転ケーシング３２の軸線に平行ではなく、分布サークルＣに沿うように傾斜している。このような貫通孔８２であれば、減速ギヤ室４２とシール収容室７４との間での潤滑油の流通性を更に向上することができる。
図７及び図８に示す変形例では、貫通孔８２に代えて貫通孔８４が形成され、これら貫通孔８４は潤滑油の流通性を向上させるため、回転ケーシング３２の径方向でみて、シール収容室７４側の開口端が減速ギヤ室４２側の開口端よりも内方に位置すべく傾斜されている。

図９に示す変形例の貫通孔８４は、図６の貫通孔８２と同様に回転ケーシング３２の周方向にも傾斜している。
更に、図１０に示す変形例では、図７及び図８に示す貫通孔８４に加えて、回転ケーシング３２の駆動筒３６の内周部に複数の連通路８６を有する。これら連通路８６は円錐ころ軸受３４の周方向に間隔を存し、減速ギヤ室４２と複列の円錐ころ軸受３４間に形成された空所８８との間を連通させている。

連通路８６は減速ギヤ室４２内の潤滑油を図１０中の１点鎖線ａで示すように空所８８に導き、そして、空所８８内の潤滑油は各円錐ころ軸受３４内を通じ、その円錐ころの小径側から大径側に送り出される。つまり、空所８８内の潤滑油は１点鎖線ｂで示すように一方の円錐ころ軸受３４を通じて減速ギヤ室４２に戻され、そして、１点鎖線ｃで示すように他方の円錐ころ軸受３４を通じてシール収容室７４に送り込まれる。

このようにしてシール収容室７４内に潤滑油が積極的に送り込まれると、貫通孔８４はシール収容室７４内の潤滑油を１点鎖線ｄで示すように減速ギヤ室４２内に流出させる。従って、減速ギヤ室４２とシール収容室７４との間にて、潤滑油の循環経路が確立されることから、シール収容室７４内の潤滑油は常時置換される。この結果、シール収容室７４内の潤滑油の温度上昇が更に抑制されてばかりでなく、その潤滑油中の摩耗粉が減速ギヤ室４２内に流出し、シール収容室７４に摩耗粉が滞留することもない。

最後に、本発明は、走行装置２０の減速装置のみならず、上部旋回体４を旋回させる旋回装置の減速装置にも適用可能である。

油圧ショベルを示した側面図である。 油圧ショベルの走行装置に組み込まれた一実施例の減速装置を示した断面図である。 図２の一部を拡大して示した図である。 変形例の減速装置の一部を示した断面図である。 図４中の矢印Ａ方向からみた貫通孔の開口端を示す図である。 図５の貫通孔とは貫通方向が異なる貫通孔を示した図である。 別の変形例の減速装置の一部を示した断面図である。 図７中の矢印Ｂ方向からみた貫通孔を示す図である。 図７の貫通孔とは貫通方向が異なる貫通孔を示した図である。 更に別の変形例の減速装置の一部を示した断面図である。

符号の説明

２２ 油圧モータ
２８ 固定ハウジング
３２ 回転ケーシング
３４ 円錐ころ軸受
４２ 減速ギヤ室
４４ 減速ギヤ機構
６８ 固定スリーブ
７０ 回転スリーブ
７４ シール収容室
７６ フローティングシール
７８ シールリング
８０ Ｏリング
８２ 貫通孔
８４ 貫通孔
８６ 連通路
８８ 空所

Claims (4)

1. 固定ハウジングと、
   前記固定ハウジングの外周面に軸受を介して回転自在に支持される端壁を有し、内部の減速ギヤ室に減速ギヤ機構を収容した回転ケーシングと、
   前記固定ハウジングと前記回転ケーシングとの間に前記回転ケーシングの回転を許容して設けられ、前記端壁の外側に位置し且つ前記減速ギヤ室に前記軸受を介して隣接した環状のシール収容室と、
   前記シール収容室内に配置され、外部に対して前記シール収容室を液密に密封する環状のフローティングシールと
   を備え、
   前記シール収容室はその内周面と前記フローティングシールの内周面との間に、前記フローティングシールの径方向厚さよりも大の間隔を有することを特徴とする減速装置。
2. 前記軸受の外径は前記シール収容室の内径よりも大であり、前記軸受の外径と前記フローティングシールの内径との間の差が前記径方向厚さよりも大であることを特徴とする請求項１に記載の減速装置。
3. 前記フローティングシールの近傍にて前記端壁に形成され、前記減速ギヤ室と前記シール収容室との間を連通させる貫通孔を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の減速装置。
4. 前記軸受は複列の円錐ころ軸受からなり、
   前記端壁は前記減速ギヤ室と前記円錐ころ軸受間の空所を連通させる連通路を有することを特徴とする請求項３に記載の減速装置。

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