JP2013072545A

JP2013072545A - 遊星歯車減速機の潤滑装置

Info

Publication number: JP2013072545A
Application number: JP2011214503A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Nakagawa; 勉中川; Masa Nishimura; 雅西村; Tomokazu Kobayashi; 友和小林
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2013-04-22

Abstract

【課題】油浴潤滑を採用した遊星歯車減速機において、遊星歯車を支持する軸受の潤滑油に金属摩耗粉等の異物が混入しても軸受内部に浸入することを防止し、その長寿命化を図ることである。
【解決手段】遊星歯車１４を支持する遊星ピン１５の軸心に油穴２６とこれと直交した分岐穴２７を設け、油浴潤滑によって油穴２６及び分岐穴２７を経て軸受に給油するようにした潤滑装置において、油穴２６の入口３１から分岐穴２７の出口３２に至るまでの給油経路の途中に所定メッシュサイズのフィルター３３を組み込んだ構成とした。
【選択図】図２

Description

この発明は、建設機械等に用いられる遊星歯車減速機の潤滑装置に関するものである。

建設機械の走行・旋回用の減速機として、一般に遊星歯車減速機（以下、単に「減速機」という場合がある。）が用いられ、その遊星歯車と遊星ピンとの間に介在される転がり軸受として通常はニードル軸受が使用され、そのニードル軸受を始めとする減速機の潤滑方式としては油浴潤滑が採用されることが多い。

油浴潤滑においては、油面が概ね減速機中心付近に設定され、減速機が駆動されると、キャリヤによって連結された複数の遊星歯車が自転しつつ公転して、
油槽中の潤滑油（以下、単に「油」という。）に出入りし、油に浸かったときに遊星ピンに設けられた油穴から油が流入し、遊星歯車の軸受に供給される（特許文献１）。

特許文献１に開示された遊星歯車減速機の潤滑装置においては、遊星ピンの油穴の開放端に、油面から出た場合に内部の油の流出を防止するための蓋部材や一方向弁を設ける構成が開示されている。油中においては、蓋部材や一方向弁等は開放状態にあり、油が自然に流入するようになっている。

特開２０１０−１６９２３７号公報（図２）

しかし、減速機の運転中には各歯車（太陽歯車、遊星歯車及び内歯歯車）の噛み合い面等において金属の摩耗粉が発生し、これらが油中に混入することが避けられない。このため、摩耗粉を含んだ油が遊星ピンの油穴から遊星歯車内に浸入し、その軸受の転動体が摩耗粉を噛み込みながら転がることにより、圧痕を発生させ、軸受を短寿命化させる恐れがある。

そこで、この発明は、歯車の摩耗粉等の異物が油中に混入しても、軸受寿命に影響を及ぼすような大きな異物が遊星歯車の内部に浸入することを防止することにより、軸受の長寿命化を図ることを課題とする。

前記の課題を解決するために、この発明に係る遊星歯車減速機の潤滑装置は、遊星歯車とこれを支持する遊星ピンの間に転がり軸受が介在され、前記遊星ピンの軸心に少なくとも一端が開放された油穴及び前記油穴と直交し両端部が前記遊星ピンの外径面に開放された分岐穴が設けられ、油浴潤滑によって前記油穴及び分岐穴を経て前記転がり軸受に給油するようにした遊星歯車減速機の潤滑装置において、前記油穴の入口から分岐穴の出口に至るまでの給油経路の途中に所定メッシュサイズのフィルターを組み込んだ構成としたものである。

フィルターの組み込み位置としては、油穴の開放端部、分岐穴の両方の開放端部、油穴と分岐穴の交差部がある。

前記のように、遊星ピンに設けられる油穴とこれに交差した分岐穴によって形成される給油経路の途中にフィルターを設けたことにより、遊星歯車の軸受に金属摩耗粉等の異物が供給されることが防止でき、軸受の長寿命化を図ることができる。

図１は、実施形態１の遊星歯車減速機の一部断面図である。図２は、図１のＸ１−Ｘ１線の拡大断面図である。図３は、図１の他の例のＸ１−Ｘ１線の拡大断面図である。図４は、図１の他の例のＸ１−Ｘ１線の拡大断面図である。図５は、Ｐ／Ｃ（Ｐ：動等価荷重、Ｃ：基本定格荷重）と寿命修正係数（ａＮ）の関係を示すグラフである。

以下、この発明を実施するための形態を添付図面に基づいて説明する。
[実施形態１]

図１から図４に示した実施形態１は、遊星歯車減速機の潤滑装置に関するものである。この場合の遊星歯車減速機は、入力軸１１、その入力軸１１と同軸状態に取り付けられた太陽歯車１２、太陽歯車１２の外径側において減速機のケーシング（図示省略）に同心状態に固定された内歯歯車１３、太陽歯車１２と内歯歯車１３との間に介在され周方向の等配位置（図示の場合は４個所）に配置された複数個の遊星歯車１４、各遊星歯車１４の回転を支持する遊星ピン１５、すべての遊星ピン１５を回転自在な状態に連結した環状のキャリヤ１６、キャリヤ１６と同心状態に一体に設けられた出力軸１７とにより構成される。

図２に示したように、遊星歯車１４と遊星ピン１５の間にニードル軸受１８が介在される。遊星ピン１５は遊星歯車１４の両側に突き出しており、その一方の突き出し部１９が、遊星歯車１４との間にサイドワッシャ２０を介して前記のキャリヤ１６に設けたピン穴２１に嵌入固定される。また、他方の突き出し部２２も遊星歯車１４との間にサイドワッシャ２３を介して抜け止め部材２４のピン穴２５に嵌入固定される。抜け止め部材２４は、個別の部材であってもよいが、キャリヤ１６と同様の環状の部材であってもよいし、キャリヤ１６と一体になってもよい。

前記の遊星ピン１５の軸心に油穴２６が貫通状態に設けられ、その油穴２６の中間部分において分岐穴２７が交差部３０において直交するように設けられる。分岐穴２７の両端部は遊星ピン１５を径方向に貫通し、ニードル軸受１８の転走面となっている遊星ピン１５の外径面に開放されている。

油がニードル軸受１８に対しする給油経路は、油穴２６の両端部を入口３１とし、交差部３０を経て、分岐穴２７の両端部を出口３２とするものである。その経路の途中にフィルター３３が組み込まれる。図２の場合は、油穴２６の両端部、即ち入口３３の部分にフィルター３３が組み込まれる。
なお、油穴２６はその一端部が閉鎖されている場合もあり、その場合は閉塞端にフィルター３３は不要である。

その他、フィルター３３は分岐穴２７の両端部、即ち出口３２の部分に組み込まれる場合（図３参照）、油穴２６と分岐穴２７の交差部３０（図４参照）に組み込まれる場合がある。交差部３０に組み込まれる場合のフィルター３３は、交差部３０の形状に従い、油穴２６及び分岐穴２７に部分的に差し込まれる突起３４、３５を設けることにより十字形に形成したものが用いられる。十字形のフィルター３３は、油穴２６及び分岐穴２７のいずれの方向に対しても抜け止め効果がある。

前記フィルター３３のメッシュサイズは、０．０３ｍｍ以上、０．１ｍｍ未満のものが望ましい。０．０３０ｍｍ以上とするのは、０．０３ｍｍ未満の微細な異物は軸受寿命に対する影響を無視することができる一方、油の流れを阻害しないようにするためである。０．１ｍｍ未満とするのは、０．１ｍｍ以上の大きい異物を噛み込むと軸受寿命が格段に低下するからである。

フィルターのメッシュサイズと潤滑油の汚染状況の関係について、表１に示すものが知られている。これによると、メッシュサイズが３０μｍ（０．０３ｍｍ）未満の場合の汚染状況は「清浄」「極めて清浄」となっている。また、メッシュサイズが１００μｍ（０．１ｍｍ）を超えると「強度汚染」「重度汚染」となっている。

また、転がり軸受の寿命についての修正された計算式に含まれる寿命修正係数（ａＮ）は、図５に示したように、「清浄」「極めて清浄」の場合は十分に大きい数値であり、長寿命となるのに対し、「強度汚染」「重度汚染」の場合は１未満となり、軸受寿命が短くなる傾向があることが分かる。

実施形態１に係る遊星歯車減速機の潤滑装置は以上のように構成され、次にその作用について説明する。

この場合の減速機の潤滑方式は油浴潤滑が採用され、減速機を概ねその中心付近まで（図１の油面Ｌ参照）浸す。減速機が駆動されると、遊星歯車１４は自転しつつ公転して油内に出入りする。油中にあるとき油穴２６に流入した油は、分岐穴２７を経てニードル軸受１８側に供給される。給油経路の途中において油がフィルター３３を通過する際に、油に混入している摩耗粉その他の異物が捕捉される。これにより、ニードル軸受１８へ供給される油は浄化されるので軸受の長寿命化を図ることができる。

１１入力軸
１２太陽歯車
１３内歯歯車
１４遊星歯車
１５遊星ピン
１６キャリヤ
１７出力軸
１８ニードル軸受
１９突き出し部
２０サイドワッシャ
２１ピン穴
２２突き出し部
２３サイドワッシャ
２４抜け止め部材
２５ピン穴
２６油穴
２７分岐穴
２８ガイド穴
２９弁体
３０交差部
３１入口
３２出口
３３フィルター
３４、３５突起

Claims

遊星歯車とこれを支持する遊星ピンの間に転がり軸受が介在され、前記遊星ピンの軸心に少なくとも一端部が開放された油穴及び前記油穴と直交し両端部が前記遊星ピンの外径面に開放された分岐穴が設けられ、油浴潤滑によって前記油穴及び分岐穴を経て前記転がり軸受に給油するようにした遊星歯車減速機の潤滑装置において、前記油穴の入口から分岐穴の出口に至るまでの給油経路の途中に所定メッシュサイズのフィルターを組み込んだことを特徴とする遊星歯車減速機の潤滑装置。
前記遊星ピンが前記遊星歯車の両側に一定長さ突き出し、その一方の突き出し部にキャリヤ、他方の突き出し部に抜け止め部材がそれぞれ嵌合固定されたことを特徴とする請求項１に記載の遊星歯車減速機の潤滑装置。
前記転がり軸受が、ニードル軸受であることを特徴とする請求項１又は２に記載の遊星歯車減速機の潤滑装置。
前記フィルターの組み込み位置が、前記油穴の開放端部であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の遊星歯車減速機の潤滑装置。
前記フィルターの組み込み位置が、前記分岐穴の両方の開放端部であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の遊星歯車減速機の潤滑装置。
前記フィルターの組み込み位置が、前記油穴と分岐穴の交差部であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の遊星歯車減速機の潤滑装置。
前記交差部に組み込まれるフィルターの形状が、交差部の形状に従って十字形に形成されたものであることを特徴とする請求項６に記載の遊星歯車減速機の潤滑装置。
前記フィルターのメッシュサイズが、０．０３ｍｍ以上、０．１ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の遊星歯車減速機の潤滑装置。
転がり軸受を介して遊星歯車を支持する遊星歯車減速機の遊星ピンにおいて、前記遊星ピンの軸心に少なくとも一端部が開放された油穴及び前記油穴と直交し両端部が外径面に開放された分岐穴が設けられ、前記油穴の入口から分岐穴の出口に至るまでの潤滑油の経路の途中に所定メッシュサイズのフィルターを組み込んだことを特徴とする遊星歯車減速機の遊星ピン。
入力軸、その入力軸と同軸状態に取り付けられた太陽歯車、前記太陽歯車の外径側に同心状態に固定された内歯歯車、前記太陽歯車と内歯歯車との間に介在された複数個の遊星歯車、前記各遊星歯車の回転を支持する遊星ピン、前記各遊星ピンを回転自在な状態に連結したキャリヤ、前記キャリヤと同心状態に設けられた出力軸からなる遊星歯車減速機において、前記遊星歯車の軸受の潤滑装置として、請求項１から８のいずれかに記載の潤滑装置を用いたことを特徴とする遊星歯車減速機。
入力軸、その入力軸と同軸状態に取り付けられた太陽歯車、前記太陽歯車の外径側に同心状態に固定された内歯歯車、前記太陽歯車と内歯歯車との間に介在された複数個の遊星歯車、前記各遊星歯車の回転を支持する遊星ピン、前記各遊星ピンを回転自在な状態に連結したキャリヤ、前記キャリヤと同心状態に設けられた出力軸からなる遊星歯車減速機において、前記遊星ピンとして請求項９に記載の遊星ピンを用いたことを特徴とする遊星歯車減速機。