JP2017141935A - 変速機及び変速機を備えた駆動装置 - Google Patents

変速機及び変速機を備えた駆動装置 Download PDF

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Abstract

【課題】回転ハウジングと開口端カバーとの間に設けられたシール部材近傍への異物の侵入を抑制する。【解決手段】変速機100は、変速機構20と、変速機構20を収容する回転ハウジング10と、回転ハウジング10の開口端10aの内周に嵌装され、開口端10aを閉塞する開口端カバー30と、回転ハウジング10の内周と開口端カバー30の外周との間を封止するOリング50と、Oリング50よりも開口端10a側に設けられ、回転ハウジング10の内周と開口端カバー30の外周との間で、外部から侵入した異物を堰き止める角リング60と、を備える。【選択図】 図3

Description

本発明は、変速機及び変速機を備えた駆動装置に関する。
特許文献1には、油圧ショベル等の無限軌道車両の走行モータに用いられる変速機が開示されている。
上記の変速機は、クローラベルトに噛み合うスプロケットが連結される円筒状の回転ハウジングと、回転ハウジングの開口端を閉塞する円盤状の開口端カバーと、を備える。開口端カバーは、回転ハウジングの内周に形成された内周溝と開口端カバーの外周に形成された外周溝との間に形成される円筒状の空間に配設されたワイヤを介して回転ハウジングに係止される。
回転ハウジング及び開口端カバーの内部には、油圧モータの出力回転を減速して回転ハウジングに伝達する変速機構が収容されるとともに、変速機構を潤滑する潤滑油が充填される。このため、回転ハウジングの内周と開口端カバーの外周との間には、潤滑油が回転ハウジングの外部に漏れることを防止するシール部材(Oリング)が設けられる。
特開2014−190444号公報
回転ハウジングの内周と開口端カバーの外周との間には隙間があるので、土砂等の異物が侵入することがある。上述したように、回転ハウジングの内周と開口端カバーの外周との間にはシール部材が設けられるので、異物がそれ以上変速機の内部に入ることは防止できる。
ここで、上記の変速機では、開口端カバーを回転ハウジングに係止するためのワイヤの外径が、回転ハウジングの内周溝と開口端カバーの外周溝との間の円筒状の空間に対してクリアランスを持つように設定される。このため、回転ハウジングと開口端カバーとは、当該クリアランスの分だけ軸方向に相対変位可能となっている。
このように、回転ハウジングと開口端カバーとが軸方向に相対変位可能な構造においては、振動等で回転ハウジングと開口端カバーとが軸方向に相対変位すると、シール部材も軸方向に動くことになる。
このため、回転ハウジングの内周と開口端カバーの外周との間に多量の異物が侵入してシール部材近傍に堆積してしまうと、シール部材が軸方向に動いた際にシール面に異物が入り込み、シール部材の耐久性に影響を及ぼすことが考えられる。
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、回転ハウジングと開口端カバーとの間に設けられたシール部材近傍への異物の侵入を抑制することを目的とする。
第1の発明は、変速機であって、駆動源の出力回転を変速する変速機構と、変速機構を収容し、変速された出力回転が伝達されて回転する円筒状の回転ハウジングと、回転ハウジングの開口端の内周に嵌装され、開口端を閉塞する開口端カバーと、回転ハウジングの内周と開口端カバーの外周との間を封止するシール部材と、シール部材よりも開口端側に設けられ、回転ハウジングの内周と開口端カバーの外周との間で、外部から侵入した異物を堰き止める堰止部材と、を備えることを特徴とする。
第1の発明では、回転ハウジングの内周と開口端カバーの外周との間に外部から侵入した異物が、シール部材よりも開口端側に設けられた堰止部材によって堰き止められる。
第2の発明は、変速機であって、堰止部材は、回転ハウジングと開口端カバーとに当接した状態で設けられることを特徴とする。
第2の発明では、堰止部材が回転ハウジング及び開口端カバーと当接するので、外部から侵入した異物を効果的に堰き止めることができる。
第3の発明は、変速機であって、堰止部材は、回転ハウジングと開口端カバーとが軸方向に相対変位した場合に、軸方向に摺動するように設けられることを特徴とする。
第3の発明では、回転ハウジングと開口端カバーとが軸方向に相対変位した場合に堰止部材が軸方向に摺動するので、堰止部材が軸方向に動いても近傍に堆積した異物に乗り上げず、また、堆積した異物を堰止部材によって削ぎ落とすことができる。これによれば、堰止部材と回転ハウジングとの当接部及び堰止部材と開口端カバーとの当接部に異物が入り込み難くなり、外部から侵入した異物を効果的に堰き止めることができる。
第4の発明は、変速機であって、堰止部材は、角リングであることを特徴とする。
第4の発明では、堰止部材における回転ハウジングと対向する面及び開口端カバーと対向する面の軸方向の幅が広いので、堰止部材と回転ハウジングとの間及び堰止部材と開口端カバーとの間に異物が侵入したとしても、完全に通過する前に異物が途中で詰まり易くなる。よって、異物を効果的に堰き止めることができる。
第5の発明は、駆動装置であって、第1から第4のいずれかの発明に係る変速機と、駆動源と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、回転ハウジングと開口端カバーとの間に設けられたシール部材近傍への異物の侵入を抑制できる。
本発明の第1実施形態に係る変速機の側面図である。 図1のII−II線に沿う断面図である。 本発明の第1実施形態に係る変速機の要部の拡大図である。 本発明の変形例に係る変速機の要部の拡大図である。 本発明の第2実施形態に係る変速機の要部の拡大図である。
以下、図1〜図3を参照しながら本発明の実施形態に係る変速機100について説明する。
変速機100は、例えば、油圧ショベル等のクローラ式車両の車軸部に設けられてクローラベルトを駆動する走行モータに用いられる。駆動装置としての走行モータは、駆動源としての油圧モータ1と、油圧モータ1のシャフト21の出力回転を減速する変速機100と、を備える。
変速機100は、固定ハウジング(図示せず)に対して回転作動する円筒状の回転ハウジング10を備える。回転ハウジング10の外周面にはスプロケット(図示せず)が連結される。回転ハウジング10とスプロケットとが共に回転することで、スプロケットに噛み合うクローラベルト(図示せず)が循環して車両が走行する。
固定ハウジング及び回転ハウジング10は、クローラベルトが循環する経路の内側に配置される。回転ハウジング10は、車両のフレームに連結される固定ハウジングに対してベアリング(図示せず)を介して回転自在に支持され、回転軸Oを中心として回転作動する。
固定ハウジングの内部には、油圧モータ1が設けられる。油圧モータ1は、例えば、斜板式ピストンモータである。なお、駆動源は油圧モータ以外であってもよく、例えば、電動モータ等を用いてもよい。
図2に示すように、回転ハウジング10の内部には、変速機構20が収容される。変速機構20は、油圧モータ1のシャフト21に設けられるサンギヤ22、回転ハウジング10の内壁に設けられるリングギヤであるインナーギヤ23、サンギヤ22とインナーギヤ23との双方に噛み合う複数のプラネタリギヤ24、及び各プラネタリギヤ24を支持するプラネタリキャリア25等によって構成される。
変速機構20は、油圧モータ1のシャフト21の出力回転を減速して回転ハウジング10に伝達する。これにより、回転ハウジング10と共にスプロケットが回転作動する。
回転ハウジング10の開口端10aの内周には、開口端10aを閉塞する円盤状の開口端カバー30が嵌装される。
開口端カバー30は、図2、図3に示すように、回転ハウジング10の内周に形成された内周溝10bと開口端カバー30の外周に形成された外周溝30aとの間に形成される円筒状の空間に配設されたワイヤ40を介して回転ハウジング10に係止される。
回転ハウジング10の内周溝10bの位置と開口端カバー30の外周溝30aの位置とは、開口端カバー30を回転ハウジング10の内周に嵌装してインナーギヤ23の端面に当接させた状態で、内周溝10bと外周溝30aとが対向して円筒状の空間を形成するように設定される。
ワイヤ40の外径は、内周溝10bと外周溝30aとによって形成される円筒状の空間の内径より小さく形成される。ワイヤ40は、1本の金属製線材からなるものを使用してもよいし、複数の細い金属製線材をまとめた撚線を使用してもよい。
ワイヤ40は、回転ハウジング10の内周に開口端カバー30を嵌装した状態で、内周溝10bと外周溝30aとで形成された空間に貫通孔10cから挿入される。このようにして、ワイヤ40は、開口端カバー30の周囲を略一周して内周溝10bと外周溝30aとの間の空間に配設される。
これにより、開口端カバー30がワイヤ40を介して回転ハウジング10に係止され、変速機構20を収容するギヤ室110が回転ハウジング10の内部に画成される。
なお、貫通孔10cは、ワイヤ40挿入後にプラグ(図示せず)で封止される。開口端カバー30を回転ハウジング10から取り外す場合は、貫通孔10cからワイヤ40を抜き取ればよい。
ギヤ室110には、変速機構20を潤滑する潤滑油が充填される。このため、回転ハウジング10と開口端カバー30との間には、潤滑油がギヤ室110から外部に漏れることを防止するシール部材としてのOリング50が設けられる。
具体的には、Oリング50は、開口端カバー30の外周溝30aよりも開口端10a側に形成されたOリング溝30bに嵌装される。Oリング50は、Oリング溝30bの底面と回転ハウジング10の内周面との間で圧縮されてギヤ室110を封止する。なお、潤滑油がギヤ室110の空間全てを満たしている必要はなく、ギヤ室110に充填される潤滑油量は適宜調整される。
ところで、変速機100は、油圧ショベル等の走行モータに用いられるので、土砂等の異物がかかりやすい環境下で使用されることが多い。このため、回転ハウジング10と開口端カバー30との間の隙間120には、土砂等の異物が侵入することがある。
上述したように、回転ハウジング10の内周と開口端カバー30の外周との間にはOリング50が設けられるので、異物がそれ以上変速機100の内部に入ることは防止できる。
ここで、本実施形態では、開口端カバー30を回転ハウジング10に係止するためのワイヤ40の外径が、回転ハウジング10の内周溝10bと開口端カバー30の外周溝30aとの間の円筒状の空間に対してクリアランスを持つように設定されている。このため、回転ハウジング10と開口端カバー30とは、当該クリアランスの分だけ軸方向に相対変位可能となっている。
このように、回転ハウジング10と開口端カバー30とが軸方向に相対変位可能な構造においては、振動等で回転ハウジング10と開口端カバー30とが軸方向に相対変位すると、Oリング50も軸方向に動くことになる。
このため、回転ハウジング10の内周と開口端カバー30の外周との間に多量の異物が侵入してOリング50近傍に堆積してしまうと、Oリング50が軸方向に動いた際に堆積した異物に乗り上げたりしてシール面に異物が入り込み、Oリング50の耐久性に影響を及ぼすことが考えられる。
そこで、本実施形態では、Oリング50近傍への異物の侵入を抑制するべく、回転ハウジング10と開口端カバー30との間におけるOリング50よりも開口端10a側に、隙間120に外部から侵入した異物を堰き止める堰止部材としての角リング60が設けられる。
角リング60は、樹脂製であって、Oリング50と隣接してOリング溝30bに配設される。角リング60は、Oリング溝30bの底面と回転ハウジング10の内周面とにより圧縮された状態で設けられる。
隙間120に侵入する異物は、土砂等の粒子状物質である。これに対して、角リング60が回転ハウジング10と開口端カバー30とにより圧縮された状態では、回転ハウジング10及び開口端カバー30と角リング60とが当接するので、粒子状物質である異物が角リング60と回転ハウジング10との当接部及び角リング60と開口端カバー30との当接部を通過し難い。よって、隙間120に外部から侵入した土砂等の異物を効果的に堰き止めることができ、Oリング50近傍への異物の侵入を抑制できる。
また、本実施形態のように堰止部材を角リング60とすることで、例えば、堰止部材をOリングとした場合と比較して、堰止部材と回転ハウジング10との当接部及び堰止部材と開口端カバー30との当接部の軸方向の幅を広くすることができる。これは、角リング60における回転ハウジング10との当接部の形状及び開口端カバー30との当接部の形状が平面だからである。
この場合は、角リング60と回転ハウジング10との当接部及び角リング60と開口端カバー30との当接部に異物が侵入したとしても、完全に通過する前に異物が途中で詰まり易くなる。よって、異物を効果的に堰き止めることができる。
また、上述したように、回転ハウジング10と開口端カバー30とは、回転ハウジング10の内周溝10bと開口端カバー30の外周溝30aとの間の空間とワイヤ40とのクリアランスの分だけ軸方向に相対変位可能となっている。
このため、振動等で回転ハウジング10と開口端カバー30とが軸方向に相対変位すると、回転ハウジング10と開口端カバー30とにより圧縮された状態で設けられた堰止部材も軸方向に動くことになる。
このとき、堰止部材が転動すると、堰止部材近傍に堆積した異物に堰止部材が乗り上げて堰止部材と回転ハウジング10との当接部及び堰止部材と開口端カバー30との当接部に異物が入り込み、徐々にOリング50側に侵入することになる。
これに対して、本実施形態のように堰止部材を角リング60とした場合は、回転ハウジング10と開口端カバー30とが軸方向に相対変位した場合に、堰止部材としての角リング60が転動し難い。
つまり、角リング60は、回転ハウジング10及び開口端カバー30の少なくとも一方に対して摺動するようになっている。これは、上述したように、角リング60における回転ハウジング10との当接部の形状及び開口端カバー30との当接部の形状が平面だからである。
このため、角リング60が軸方向に動いても、近傍に堆積した異物に乗り上げず、また、堆積した異物を角リング60によって削ぎ落とすことができる。よって、角リング60と回転ハウジング10との当接部及び角リング60と開口端カバー30との当接部に異物が入り込み難くなり、外部から侵入した異物を効果的に堰き止めることができる。
回転ハウジング10と開口端カバー30とが軸方向に相対変位した場合に堰止部材を摺動させることは、例えば、Xリングや、回転ハウジング10との当接部の形状と開口端カバー30との当接部の形状との一方のみが平面であるDリングを堰止部材とすることでも実現できる。
さらに、本実施形態では、角リング60をゴム等と比べて硬度が高い樹脂製とすることで、軸方向に動いた場合に転動し難くするとともに、近傍に堆積した異物をそぎ落とし易くしている。しかしながら、角リング60の素材は樹脂に限らず、例えば、ゴム等としてもよい。
また、堰止部材が異物を堰き止める効果は、回転ハウジング10及び開口端カバー30と堰止部材との間の隙間が小さいほど大きくなる。しかしながら、回転ハウジング10及び開口端カバー30と堰止部材とが当接していなくても、異物を堰き止める効果を得ることはできる。
よって、角リング60を、回転ハウジング10と開口端カバー30とにより圧縮されない状態で設けてもよいし、いずれか一方のみと当接して他方との間に隙間が生じるように設けても良い。
この場合でも、角リング60における回転ハウジング10と対向する面及び開口端カバー30と対向する面の軸方向の幅が広いので、角リング60と回転ハウジング10との間及び角リング60と開口端カバー30との間に異物が侵入したとしても、完全に通過する前に異物が途中で詰まり易い。よって、異物を効果的に堰き止めることができる。
さらに、この場合は、角リング60を装着した開口端カバー30を回転ハウジング10に組み付ける際の組付け性を向上させることができる。
また、本実施形態では、図3に示すように、Oリング溝30bの幅が、Oリング50、角リング60、及び開口端カバー30を回転ハウジング10に組み付けた状態において、角リング60がOリング溝30bの開口端10a側の端面に密着しないように設定される。
これによれば、角リング60の開口端10a側に、隙間120に侵入した異物が溜まる空間が確保される。よって、角リング60と回転ハウジング10との当接部及び角リング60と開口端カバー30との当接部への異物の侵入を遅らせることができる。
これに対して、図4に示すように、Oリング溝30bの幅を、Oリング50、角リング60、及び開口端カバー30を回転ハウジング10に組み付けた状態において、角リング60がOリング溝30bの開口端10a側の端面に密着するように設定してもよい。
この場合は、角リング60と開口端カバー30とが、Oリング溝30bの底面に加えて、Oリング溝30bの開口端10a側の端面においても当接する。よって、角リング60と開口端カバー30との間を異物が通過し難くなる。
続いて、図1、図2を参照しながら開口端カバー30に設けられた3つのポート31〜33について説明する。
ポート31〜33の内周にはねじ部が形成され、ボルト型のプラグ34が螺合してそれぞれ取り付けられる。
ポート31は検油ポートであって、開口端カバー30の中央に配置される。ポート31からプラグ34を外すことによって、ギヤ室110内に充填された潤滑油量をポート31を通じて確認することができる。
ポート32は図1における開口端カバー30の下部に配置される。ポート32からプラグ34を外すことによって、ギヤ室110内の潤滑油をポート32を通じて外部に排出することができる。
ポート33は図1における開口端カバー30の右上部に配置される。ポート33からプラグ34を外すことによって、潤滑油をポート33を通じてギヤ室110内に充填することができる。
<第2実施形態>
続いて、図5を参照しながら本発明の第2実施形態に係る変速機200について説明する。
変速機200は、堰止部材及びその配置が変速機100と相違する。以下、変速機100との相違点を中心に説明し、変速機100と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
変速機200では、回転ハウジング10と開口端カバー70との間に、シール部材としてのOリング50及び堰止部材としてのOリング80が設けられる。
具体的には、Oリング50は、開口端カバー70の外周における外周溝70aよりも開口端10a側に形成されたOリング溝70bに嵌装され、Oリング80は、開口端カバー70の外周におけるOリング溝70bよりも開口端10a側に形成されたOリング溝70cに嵌装される。
Oリングはゴム製のため、弾性力が大きく剛性が低い。このため、堰止部材としてOリングを用いる場合に、変速機100のように1つの溝にシール部材及び堰止部材を組み付けるようとすると、組付け性を確保できない場合がある。
これに対して、本実施形態では、シール部材としてのOリング50と堰止部材としてのOリング80とを、異なるOリング溝70b、70cにそれぞれ組み付けるので、堰止部材として安価なOリングを用いつつ、組付け性を確保できる。
なお、Oリング溝70cの底面と回転ハウジング10の内周面との間隔をOリング80に対する最適幅よりも狭く設定することで、Oリング80とOリング溝70cの底面との間及びOリング80と回転ハウジング10の内周面との間で押圧効果が高まり、また、Oリング80の転動も小さくなる。よって、異物を堰き止める効果を高くすることができる。Oリング溝70cの底面と回転ハウジング10の内周面との間隔をOリング80に対する最適幅よりも狭くするには、例えば、Oリング溝70cの深さを浅くすればよい。
以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
変速機100、200は、油圧モータ1の出力回転を変速する変速機構20と、変速機構20を収容し、変速された出力回転が伝達されて回転する円筒状の回転ハウジング10と、回転ハウジング10の開口端10aの内周に嵌装され、開口端10aを閉塞する開口端カバー30、70と、回転ハウジング10の内周と開口端カバー30、70の外周との間を封止するOリング50と、Oリング50よりも開口端10a側に設けられ、回転ハウジング10の内周と開口端カバー30、70の外周との間で、外部から侵入した異物を堰き止める堰止部材(角リング60、Oリング80)と、を備えることを特徴とする。
この構成では、回転ハウジング10の内周と開口端カバー30、70の外周との間に外部から侵入した異物が、Oリング50よりも開口端10a側に設けられた堰止部材(角リング60、Oリング80)によって堰き止められる。よって、Oリング50近傍への異物の侵入を抑制できる。
また、堰止部材(角リング60、Oリング80)は、回転ハウジング10と開口端カバー30、70とに当接した状態で設けられることを特徴とする。
この構成では、堰止部材(角リング60、Oリング80)が回転ハウジング10及び開口端カバー30、70と当接するので、外部から侵入した異物を効果的に堰き止めることができる。
また、堰止部材(角リング60)は、回転ハウジング10と開口端カバー30とが軸方向に相対変位した場合に、軸方向に摺動するように設けられることを特徴とする。
この構成では、回転ハウジング10と開口端カバー30とが軸方向に相対変位した場合に、堰止部材(角リング60)が軸方向に摺動する。このため、堰止部材(角リング60)が軸方向に動いても近傍に堆積した異物に乗り上げず、また、堆積した異物を堰止部材(角リング60)によって削ぎ落とすことができる。これによれば、堰止部材(角リング60)と回転ハウジング10との当接部及び堰止部材(角リング60)と開口端カバー30との当接部に異物が入り込み難くなり、外部から侵入した異物を効果的に堰き止めることができる。
また、堰止部材は、角リング60であることを特徴とする。
この構成では、堰止部材(角リング60)における回転ハウジング10と対向する面及び開口端カバー30と対向する面の軸方向の幅が広いので、堰止部材(角リング60)と回転ハウジング10との間及び堰止部材(角リング60)と開口端カバー30との間に異物が侵入したとしても、完全に通過する前に異物が途中で詰まり易くなる。よって、異物を効果的に堰き止めることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体例に限定する趣旨ではない。
例えば、上記実施形態では、油圧モータ1の出力回転を減速して回転ハウジング10に伝達しているが、出力回転を増速して回転ハウジング10に伝達するものであってもよい。
また、上記実施形態では、シール部材としてOリング50、80を用いているが、例えば、Xリング、Dリング、角リング等を用いてもよい。
また、上記実施第1形態では、堰止部材として角リング60を用いているが、例えば、Oリング、Xリング、Dリング等を用いてもよい。また、上記第2実施形態では、堰止部材としてOリング80を用いているが、例えば、角リング、Xリング、Dリング等を用いてもよい。
また、上記実施形態では、駆動装置として、走行モータを例に説明したが、旋回モータやウィンチなどを駆動するモータなどにも適用できる。
なお、上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。
100・・・変速機、1・・・油圧モータ(駆動源)、10・・・回転ハウジング、10a・・・開口端、20・・・変速機構、30・・・開口端カバー、50・・・Oリング(シール部材)、60・・・角リング(堰止部材)、200・・・変速機、70・・・開口端カバー、80・・・Oリング(堰止部材)

Claims (5)

  1. 駆動源の出力回転を変速する変速機構と、
    前記変速機構を収容し、変速された前記出力回転が伝達されて回転する円筒状の回転ハウジングと、
    前記回転ハウジングの開口端の内周に嵌装され、前記開口端を閉塞する開口端カバーと、
    前記回転ハウジングの内周と前記開口端カバーの外周との間を封止するシール部材と、
    前記シール部材よりも前記開口端側に設けられ、前記回転ハウジングの内周と前記開口端カバーの外周との間で、外部から侵入した異物を堰き止める堰止部材と、
    を備えることを特徴とする変速機。
  2. 請求項1に記載の変速機であって、
    前記堰止部材は、前記回転ハウジングと前記開口端カバーとに当接した状態で設けられる、
    ことを特徴とする変速機。
  3. 請求項2に記載の変速機であって、
    前記堰止部材は、前記回転ハウジングと前記開口端カバーとが軸方向に相対変位した場合に、軸方向に摺動するように設けられる、
    ことを特徴とする変速機。
  4. 請求項1から3のいずれかに記載の変速機であって、
    前記堰止部材は、角リングである、
    ことを特徴とする変速機。
  5. 請求項1から4のいずれかに記載の変速機と、前記駆動源と、を備える駆動装置。
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