JP2019173898A - Gear unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、歯車装置に関する。 The present invention relates to a gear device.
例えば、特許文献1には、両側を軸受で支承するウォーム軸を備えたウォーム減速機が開示されている。特許文献1に記載のウォーム減速機では、ウォーム軸の両側に円すいころ軸受が配置されている。 For example, Patent Document 1 discloses a worm speed reducer including a worm shaft that is supported by bearings on both sides. In the worm speed reducer described in Patent Document 1, tapered roller bearings are arranged on both sides of the worm shaft.
このような減速機では、軸受の円滑な回転を確保するために、軸受にグリスなどの潤滑剤を封入することが望ましい。しかし、特許文献1に記載のウォーム減速機は、潤滑剤を保持する機能が十分でないため、潤滑剤が短時間で流れ出し、頻繁に潤滑剤を補給する必要があるという問題がある。
このことから、本発明者らは、減速機には、潤滑剤の漏れ出しを抑制する観点で改善の余地があることを認識した。
In such a reducer, it is desirable to enclose a lubricant such as grease in the bearing in order to ensure smooth rotation of the bearing. However, since the worm speed reducer described in Patent Document 1 does not have a sufficient function of retaining the lubricant, there is a problem that the lubricant flows out in a short time and the lubricant needs to be replenished frequently.
From this, the present inventors have recognized that there is room for improvement in terms of suppressing the leakage of the lubricant in the speed reducer.
本発明の目的は、このような課題に鑑みてなされたもので、潤滑剤の漏れ出しを抑制することが可能な歯車装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a gear device capable of suppressing leakage of a lubricant.
上記課題を解決するために、本発明のある態様の歯車装置は、歯車が収納された潤滑剤貯留空間より上に配置される軸受と、軸受を支持するケーシングと、を備える歯車装置であって、軸受は、潤滑剤貯留空間とは別に潤滑剤が封入される封入空間を有する。軸受の下方に配置され、封入空間の潤滑剤の流出を抑制する潤滑剤リテーナを有する。 In order to solve the above problems, a gear device according to an aspect of the present invention is a gear device including a bearing disposed above a lubricant storage space in which a gear is housed, and a casing that supports the bearing. The bearing has an enclosed space in which the lubricant is enclosed separately from the lubricant storage space. A lubricant retainer is disposed below the bearing and suppresses the outflow of lubricant in the enclosed space.
この態様によると、軸受の下方に潤滑剤リテーナを有するため、潤滑剤の流れ出しを減らすことができる。 According to this aspect, since the lubricant retainer is provided below the bearing, the flow of the lubricant can be reduced.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Note that any combination of the above-described constituent elements, and those obtained by replacing the constituent elements and expressions of the present invention with each other between methods and systems are also effective as an aspect of the present invention.
本発明によれば、潤滑剤の漏れ出しを抑制することが可能な歯車装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the gear apparatus which can suppress the leakage of a lubricant can be provided.
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに各図面を参照しながら説明する。実施の形態、比較例および変形例では、同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
また、第1、第2などの序数を含む用語は多様な構成要素を説明するために用いられるが、この用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられ、この用語によって構成要素が限定されるものではない。
The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings. In the embodiment, the comparative example, and the modified example, the same or equivalent components and members are denoted by the same reference numerals, and repeated description is appropriately omitted. In addition, the dimensions of the members in each drawing are appropriately enlarged or reduced for easy understanding. Also, in the drawings, some of the members that are not important for describing the embodiment are omitted.
In addition, terms including ordinal numbers such as first and second are used to describe various components, but this term is used only for the purpose of distinguishing one component from other components. However, the constituent elements are not limited.
[実施の形態]
以下、図1〜図3を参照して、実施の形態に係る歯車装置100の構成について説明する。図1は、実施の形態の歯車装置100を示す側面断面図である。図2は、歯車装置100のA−A線に沿った水平断面図である。図3は、歯車装置100の軸受の周囲を拡大して示す拡大図である。
[Embodiment]
Hereinafter, with reference to FIGS. 1-3, the structure of the
図1〜図3に示すように、歯車装置100は、ケーシング12と、カバー16と、入力軸20と、ウォーム22と、ウォームホイール24と、第1軸受26と、潤滑剤保持機構28と、第2軸受36と、を主に有する。以下、入力軸20の中心軸線Laに沿った方向を「軸方向」といい、その中心軸線Laを中心とする円の円周方向、半径方向をそれぞれ「周方向」、「径方向」とする。また、以下、便宜的に、軸方向の一方側(図中上側)を入力側といい、他方側(図中下側)を反入力側という。本実施形態では、中心軸線Laは、略鉛直方向に延びている。出力部24bは中心軸線Laに直交する略水平方向に延びる中心軸線Lbを有する。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
(ケーシング)
ケーシング12は、歯車装置100の外殻であり、カバー16と共に内部空間18を画定する。ケーシング12は、主に第1軸受26および第2軸受36を支持する軸受支持部12bと、主にウォームホイール24を収容するホイール支持部12hと、ホイール支持部12hに設けられるベアリングハウジング12sと、を有する。軸受支持部12bは、略円筒状の空間を囲む筒状の部分である。カバー16は、ケーシング12の軸受支持部12bの上部に設けられた開口を塞ぐ第1カバー16bと、軸受支持部12bの下部に設けられた開口を塞ぐ第2カバー16hとを含む。
(casing)
The
一例として、ケーシング12およびカバー16は、鋳鉄で形成されている。内部空間18は、潤滑剤18hを貯留するための潤滑剤貯留空間18aと、潤滑剤貯留空間18aの上側の上部空間18bと、を含む。潤滑剤貯留空間18a内の潤滑剤18hの液面18jは、潤滑剤貯留空間18aと上部空間18bとの境界である。
As an example, the
上部空間18bは、内部の空気の熱膨張、潤滑剤18hの増加・減少などの要因により、内部圧力が変化する。内部圧力が高くなると、潤滑剤18hが僅かな隙間から漏れたり吹き出したりする懸念がある。このため、本実施形態のケーシング12は、内部と外部との間で空気を流通させる空気孔14が設けられている。空気孔14の下端14bは、上部空間18bに開口し、空気孔14の上端14aは、外部空間に開口している。本実施形態は、空気孔14を有することにより、内部圧力の変化の影響を緩和することができる。空気孔14の上端14aには、エアーブリーザ14dが設けられている。
The internal pressure of the
(入力軸)
入力軸20は、軸方向に離間して配置される第1軸受26および第2軸受36によって回転自在に支持されている。図3に示すように、入力軸20と、第1カバー16bの間にはオイルシール16sが設けられている。入力軸20は、上から下に順に配置された、突出部20aと、第1支持部20bと、本体部20cと、第2支持部20dと、を有している。一例として、これらは、浸炭鋼などの鉄鋼材料により一体的に形成されている。突出部20aは、ケーシング12から突出してモータなど駆動装置(不図示)の出力軸に連結される部分である。
(Input shaft)
The
第1支持部20bは、外周側から第1軸受26によって支持される部分である。本体部20cは、外周にウォーム22が設けられ、ウォームホイール24に駆動力を伝達する部分であり。ウォーム22は、本体部20cに一体に形成されてもよい。第2支持部20dは、外周側から第2軸受36によって支持される部分である。
The
ウォーム22のウォームホイール24と噛合う部分は、潤滑剤18hと接触していることが望ましい。このため、本実施形態では、液面18jは、ウォーム22より上側に位置するように設定されている。この場合、ウォーム22とウォームホイール24の潤滑が確保される。
The portion of the
ウォームホイール24は、ウォーム22と噛合い、入力軸20の回転を減速して、出力する。ウォームホイール24は、軸受38を介してホイール支持部12hとベアリングハウジング12sとに回転自在に支持される。ウォームホイール24は、外部の被駆動体を駆動するための出力部24bを有する。本実施形態の出力部24bは、ウォームホイール24の中心軸線Lbを囲み、被駆動体の入力軸が嵌合する中心孔である。ウォームホイール24は、その一部は潤滑剤貯留空間18aに配置され、残りの部分は上部空間18bに配置される。つまり、液面18jは、ウォームホイール24の途中に位置する。ウォームホイール24は、液面18j以下の領域で潤滑剤18hに漬かるため、回転により全周が潤滑剤18hに接することになる。
The
(軸受)
軸受26、36は、入力軸20のラジアル荷重およびスラスト荷重を受けて、入力軸20をラジアル方向およびスラスト方向に支持する。軸受26、36は、入力軸20を支持可能なものであれば限定はない。本実施形態の軸受26、36は、外輪26m、36mと内輪26n、36nとの間に円すい形状の転動体26t、36tを有する円すいころ軸受である。
(bearing)
The
第2軸受36は、潤滑剤貯留空間18aの潤滑剤18hの液面18jより下に配置されており、潤滑剤18hによって潤滑される。一方、第1軸受26は、潤滑剤貯留空間18aより上に配置される。言換えると、第1軸受26は、潤滑剤貯留空間18aの液面18jより上に配置されている。したがって、潤滑剤貯留空間18aの潤滑剤18hは、第1軸受26の潤滑にはあまり寄与しない。このため、本実施形態の第1軸受26は、潤滑剤貯留空間18aとは別に潤滑剤26hが封入される封入空間26jを有する。
The second bearing 36 is disposed below the
封入空間26jは、グリスなどの潤滑剤26hを保持可能な空間であり、転動体26tなどの周りに潤滑剤26hを供給する。しかし、潤滑剤26hは、重力により第1軸受26の隙間から徐々に漏れて減少する。また、歯車装置100を高温環境下で使用すると、潤滑剤26hの粘度が低下し、その漏れ出し量が多くなる。そこで、歯車装置100は、重力による潤滑剤26hの漏れを低減するために、潤滑剤保持機構28を備えている。本実施形態の潤滑剤保持機構28は、潤滑剤リテーナ30と、保持板32と、を含む。
The
(潤滑剤リテーナ)
図3および図4を参照して潤滑剤リテーナ30を説明する。図4は、潤滑剤リテーナ30を拡大して示す拡大図である。潤滑剤リテーナ30は、転動体26tの下方に配置され、転動体26tの下側に潤滑剤を貯留し、潤滑剤の漏れを低減するための部材である。本実施形態の潤滑剤リテーナ30は、上向きに開いた椀状の部材である。潤滑剤リテーナ30は、椀状の部分に潤滑剤を貯留することができる。潤滑剤リテーナ30は、内輪26nの外周近傍から径方向に張出す中空円板状の基部30aと、基部30aの外周から上向きに外輪26mに向かって延びる筒状部30bと、を有する。筒状部30bの外径は、外輪26mの外径よりやや小さく形成されている。
(Lubricant retainer)
The
筒状部30bの上端と外輪26mの下端との間にはスラスト方向の隙間が設けられている。筒状部30bの外周には、軸受支持部12bの内周面とラジアル方向の第1隙間g1を介して対向する第1対向部30fが設けられる。潤滑剤リテーナ30は、入力軸20の回転に伴い内輪26nが回転すると、内輪26nと一体的に回転する。潤滑剤リテーナ30は、様々な材料で形成可能で、この例の潤滑剤リテーナ30は、冷間圧延鋼板でプレス加工により形成されている。
A gap in the thrust direction is provided between the upper end of the
(保持板)
図3および図5を参照して保持板32を説明する。図5は、保持板32を拡大して示す拡大図である保持板32は、潤滑剤リテーナ30の下方に配置され、潤滑剤リテーナ30とケーシング12との間の隙間から漏れた潤滑剤を受け止め、潤滑剤の漏れを低減する部材である。本実施形態の保持板32は、全体として略中空円板状の部材である。一例として、保持板32は、JIS名SS400などの構造用圧延鋼材で形成することができる。この材料は低炭素の炭素鋼であり、切削加工により容易に高い寸法精度を実現することができる。
(Holding plate)
The holding
保持板32の径方向の中央には軸嵌合部32aが設けられる。軸嵌合部32aは、入力軸20の第1支持部20bの外周に嵌合する円筒状の嵌合孔である。保持板32は、第1支持部20bに対して、隙間嵌め、中間嵌め、または締り嵌めにより嵌合される。軸嵌合部32aは、所望の嵌めあいに対応する内径を有する。
A
保持板32の上面には、内輪当接部32bと、リテーナ受部32cと、が設けられる。内輪当接部32bは、内輪26nの下面に当接する部分である。リテーナ受部32cは、潤滑剤リテーナ30を下から受ける部分であり、内輪当接部32bの径方向外側に設けられる。この例のリテーナ受部32cは、内輪当接部32bから下向きに後退した凹形状を有する。リテーナ受部32cの内輪当接部32bからの段差は、潤滑剤リテーナ30の基部30aの軸方向厚さより僅かに大きい。リテーナ受部32cの内径は、内輪26nの下面の外径より小さく、リテーナ受部32cと内輪26nの下面との間には、潤滑剤リテーナ30の基部30aの内周部を受入れる軸方向の隙間が形成される。内輪当接部32bの外周には潤滑剤リテーナ30の基部30aの内周が嵌合される。この構成により、潤滑剤リテーナ30を高精度に保持板32に取付けることができる。
On the upper surface of the holding
保持板32の下面には、軸当接部32dと、下面凹部32eと、が設けられる。軸当接部32dは、入力軸20から径方向外側に張出した張出部20hの上面に当接する部分である。軸当接部32dの外径は、入力軸20の張出部20hの外径と略等しく、内輪26nの下面の外径より小さい。下面凹部32eは、軸当接部32dの径方向外側に設けられる。下面凹部32eは、軸当接部32dから上向きに後退した凹形状を有する。下面凹部32eの軸当接部32dからの段差は、リテーナ受部32cの内輪当接部32bからの段差より大きい。
On the lower surface of the holding
保持板32の外周面には、軸受支持部12bの内周面とラジアル方向の第2隙間g2を介して対向する第2対向部32fが設けられる。保持板32の外径は第1対向部30fの外径より大きく、第2隙間g2は、第1隙間g1より狭い。保持板32は、切削加工されるので、プレス加工より高い寸法精度が得られ、第2隙間g2を狭くすることができる。第2隙間g2を狭くすることにより、第1隙間g1から漏れた潤滑剤を効率よく受け止め、下部へ潤滑剤の流出を低減することができる。
On the outer peripheral surface of the holding
第2隙間g2を狭く構成すると、保持板32と軸受支持部12bの熱膨張により、低温時に第2隙間g2が小さくなりすぎる懸念がある。このため、保持板32の線膨張係数は、軸受支持部12bの線膨張係数と同等または大きくてもよい。本実施形態では、これらの線膨張係数は略等しい。
If the second gap g2 is configured to be narrow, there is a concern that the second gap g2 becomes too small at low temperatures due to thermal expansion of the holding
第2対向部32fおよび軸受支持部12bの互いに対向する面の少なくとも1つには、潤滑剤の流出を阻害する油溝32gが設けられる。この場合、第1隙間g1から漏れた潤滑剤の下部への流出を一層低減することができる。本実施形態の油溝32gは、第2対向部32fに設けられている。油溝32gの形状に限定はないが、本実施形態の油溝32gは、周方向に形成された環状の溝である。油溝32gの数に限定はなく、油溝32gは、1条以上の溝を含んでもよい。本実施形態の油溝32gは、3条の溝を含んでいる。油溝32gの間口幅や深さは、所望の特性に対応してシミュレーションまたは実験により設定することができる。第2対向部32fと軸受支持部12bの間にはラビリンス形式の隙間が形成されてもよい。この場合、潤滑剤の下部への流出をより低減することができる。
An
空気孔14の位置が低すぎると、液面18jが揺れたときに、潤滑剤18hが空気孔14に入り込むことが考えられる。この場合、空気孔14での空気の流れが阻害され、潤滑剤18hが吹き出すおそれがある。このため、空気孔14の上端14aは、高い位置に設けられることが望ましく、この例では保持板32より上に設けられている。
If the position of the
以上のように構成された歯車装置100の動作を説明する。駆動装置から入力軸20に回転動力が伝達されると、入力軸20に設けられたウォーム22が回転する。ウォーム22が回転すると、ウォーム22に噛合うウォームホイール24が減速回転する。ウォームホイール24が回転すると、ウォームホイール24に接続された被駆動体が回転する。一例として、歯車装置100は、圧延工程のローラなど、長尺な製品の製造用のローラを駆動するために好適に用いることができる。
The operation of the
以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明した。前述した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施形態の内容は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された発明の思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。前述の実施形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「実施形態の」「実施形態では」等との表記を付して説明しているが、そのような表記のない内容に設計変更が許容されないわけではない。また、図面の断面に付したハッチングは、ハッチングを付した対象の材質を限定するものではない。 In the above, the example of embodiment of this invention was demonstrated in detail. The above-described embodiments are merely specific examples for carrying out the present invention. The contents of the embodiments do not limit the technical scope of the present invention, and many design changes such as changes, additions, deletions, and the like of constituent elements do not depart from the spirit of the invention defined in the claims. Is possible. In the above-described embodiment, the contents that can be changed in the design are described with the notation of “embodiment”, “in the embodiment”, and the like. Changes are not unacceptable. Moreover, the hatching given to the cross section of drawing does not limit the material of the hatched object.
以下、変形例を説明する。変形例の図面および説明では、実施形態と同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付する。実施形態と重複する説明を適宜省略し、実施の形態と相違する構成について重点的に説明する。 Hereinafter, modified examples will be described. In the drawings and descriptions of the modified examples, the same reference numerals are given to the same or equivalent components and members as those in the embodiment. The description overlapping with the embodiment will be omitted as appropriate, and the configuration different from the embodiment will be described mainly.
[変形例]
実施の形態の説明では、空気孔14の下端14bが保持板32の上端より上側に位置する例を示したが、本発明はこれに限定されない。空気孔14の下端14bは保持板32の上端より下側に位置してもよい。
[Modification]
In the description of the embodiment, the example in which the
実施の形態の説明では、歯車装置100が直交型である例を示したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、ケーシングに支持された軸受を有する歯車装置であれば、平行軸型の歯車装置などの他の動力伝達装置にも適用することができる。
In the description of the embodiment, an example in which the
実施の形態の説明では、歯車装置100が1段の減速機である例を示したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、複数段の歯車装置にも適用することができる。
In the description of the embodiment, an example in which the
実施の形態の説明では、潤滑剤保持機構28が潤滑剤リテーナ30と保持板32とから構成される例を示したが、本発明はこれに限定されない。潤滑剤保持機構28は、ワッシャなどの別部材をさらに含んでもよい。
In the description of the embodiment, the example in which the
実施の形態の説明では、軸受26、36が、円すい形状の転動体26t、36tを有する例を示したが、本発明はこれに限定されない。軸受26、36は、別形式の軸受であってもよい。例えば、軸受26、36は、球状の転動体を有する軸受であってもよい。
In the description of the embodiment, the example in which the
実施の形態の説明では、軸受26、36が、内輪26n、36nおよび外輪26m、36mを有する例を示したが、本発明はこれに限定されない。内輪および外輪を有することは必須ではない。例えば、内輪が入力軸の一部として一体的に形成されてもよいし、外輪がケーシングの一部として一体的に形成されてもよい。
In the description of the embodiment, the example in which the
実施の形態の説明では、ウォームホイール24の出力部24bが被駆動体の入力軸が嵌合する中心孔である例を示したが、本発明はこれに限定されない。ウォームホイール24の中心部は孔を有しない中実構成であってもよいし、ウォームホイール24の中心に出力軸が設けられてもよい。
In the description of the embodiment, the example in which the
実施の形態の説明では、潤滑剤リテーナ30がプレス加工により形成される例を示したが、本発明はこれに限定されない。潤滑剤リテーナ30は、例えば溶接など様々な製造方法によって形成されてもよい。
In the description of the embodiment, an example in which the
実施の形態の説明では、保持板32の下面には、内周側に軸当接部32dが設けられ、その外周側に下面凹部32eが設けられる例を示したが、本発明はこれに限定されない。保持板32は、実施の形態の形状に限定されず、様々な形状を有してもよい。軸当接部32dおよび下面凹部32eが設けられることは必須ではない。例えば、保持板32の下面の内周側部分と外周側部分とが、段差を有しない同面であってもよいし、外周側部分が内周側部分に対して突出する形状であってもよい。
In the description of the embodiment, the example in which the
実施の形態の説明では、保持板32を有する例を示したが、本発明はこれに限定されない。保持板32を有することは必須ではない。
In the description of the embodiment, an example having the holding
実施の形態の説明では、第2隙間g2が第1隙間g1より狭い例を示したが、本発明はこれに限定されない。第2隙間g2が第1隙間g1より狭いことは必須ではない。第2隙間g2は、第1隙間g1と同じあってもよいし、第1隙間g1より広くてもよい。 In the description of the embodiment, an example in which the second gap g2 is narrower than the first gap g1 is shown, but the present invention is not limited to this. It is not essential that the second gap g2 is narrower than the first gap g1. The second gap g2 may be the same as the first gap g1 or may be wider than the first gap g1.
実施の形態の説明では、第2対向部32fと軸受支持部12bの少なくとも1つに油溝32gが設けられる例を示したが、本発明はこれに限定されない。油溝32gが設けられることは必須ではない。また、油溝32gは、第2対向部32fや軸受支持部12b以外の部位に設けられてもよい。
In the description of the embodiment, an example in which the
上述の各変形例は実施の形態と同様の作用・効果を奏する。 Each of the above-described modifications has the same operations and effects as the embodiment.
上述した各実施形態と変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施形態は、組み合わされる各実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。 Arbitrary combinations of the above embodiments and modifications are also useful as embodiments of the present invention. The new embodiment generated by the combination has the effects of the combined embodiments and modifications.
12・・ケーシング、 12b・・軸受支持部、 12h・・ホイール支持部、 14・・空気孔、 14a・・上端、 14b・・下端、 16・・カバー、 18a・・潤滑剤貯留空間、 20・・入力軸、 22・・ウォーム、 24・・ウォームホイール、 26・・軸受、 26j・・封入空間、 26m・・外輪、 26n・・内輪、 30・・潤滑剤リテーナ、 32・・保持板、 32g・・油溝、 36・・第2軸受、 100・・歯車装置。 12 .. Casing, 12 b .. Bearing support part, 12 h .. Wheel support part, 14 .. Air hole, 14 a .. Upper end, 14 b .. Lower end, 16 .. Cover, 18 a .. Lubricant storage space, 20.・ Input shaft, 22 ・ ・ Worm, 24 ・ ・ Worm wheel, 26 ・ ・ Bearing, 26j ・ ・ Enclosure space, 26m ・ ・ Outer ring, 26n ・ ・ Inner ring, 30 ・ ・ Lubricant retainer, 32 ・ ・ Holding plate, 32g・ ・ Oil groove, 36 ・ ・ Second bearing, 100 ・ ・ Gear device.
Claims (7)
前記軸受は、前記潤滑剤貯留空間とは別に潤滑剤が封入される封入空間を有し、
前記軸受の下方に配置され、前記封入空間の潤滑剤の流出を抑制する潤滑剤リテーナを有することを特徴とする歯車装置。 A gear device comprising a bearing disposed above a lubricant storage space in which a gear is housed, and a casing that supports the bearing,
The bearing has a sealed space in which a lubricant is sealed separately from the lubricant storage space,
A gear device comprising a lubricant retainer that is disposed below the bearing and suppresses the outflow of the lubricant in the enclosed space.
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JP2009002485A (en) * | 2007-06-25 | 2009-01-08 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Reduction gear having vertical shaft and its lubrication method |
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