JP2020112168A - Construction machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動源と油圧ポンプとの間で回転力を伝達するスプライン接続装置を備えた油圧ショベル等の建設機械に関する。 The present invention relates to a construction machine such as a hydraulic excavator including a spline connecting device that transmits a rotational force between a drive source and a hydraulic pump.
例えば、建設機械の代表例である油圧ショベルは、油圧シリンダ、油圧モータ等の油圧アクチュエータにより、ブーム、アーム、走行装置、旋回装置等を駆動させる。このため、油圧ショベルは、各油圧アクチュエータに高圧の圧油を供給するための油圧ポンプを備えている。油圧ポンプの回転軸(入力軸)は、エンジンや電動機(電動モータ)等の原動機(駆動源)の出力軸に、ハブ、高弾性体等からなる弾性体軸継手を介して連結されている。弾性体軸継手は、原動機の回転トルクを伝達するため、例えば、一方向に出力軸および回転軸を回転させることができる継手構造を構成している。この場合、弾性体軸継手のハブと油圧ポンプの回転軸は、スプライン結合(スプライン嵌合)により連結されており、これらの間で回転トルクの伝達が可能となっている。 For example, a hydraulic excavator, which is a typical example of construction machinery, drives a boom, an arm, a traveling device, a turning device, and the like by a hydraulic actuator such as a hydraulic cylinder and a hydraulic motor. Therefore, the hydraulic excavator is equipped with a hydraulic pump for supplying high pressure oil to each hydraulic actuator. A rotary shaft (input shaft) of a hydraulic pump is connected to an output shaft of a prime mover (driving source) such as an engine or an electric motor (electric motor) via a hub, an elastic shaft joint made of a highly elastic body or the like. Since the elastic body shaft coupling transmits the rotating torque of the prime mover, for example, the elastic body shaft coupling constitutes a joint structure capable of rotating the output shaft and the rotating shaft in one direction. In this case, the hub of the elastic shaft joint and the rotary shaft of the hydraulic pump are connected by spline connection (spline fitting), and the rotational torque can be transmitted between them.
原動機であるエンジンは、稼働中に例えば定格出力状態を維持して高いトルクを出力している。このため、ハブと回転軸とのスプライン結合部は、スプライン摩耗の抑制のために、油潤滑で潤滑する(スプライン結合部に潤滑油を流通させる)ことが好ましい。しかし、油圧ショベルは、トレーラで一般道を輸送されるため、車体の幅方向の寸法が制限されており、この制限下で車体内に配置されるエンジンと油圧ポンプとの間は狭所となる。このため、エンジンと油圧ポンプとの間には、大型となる油潤滑型の連結構造を採用することが難しい。 The engine, which is a prime mover, outputs a high torque, for example, while maintaining a rated output state during operation. For this reason, it is preferable that the spline joint between the hub and the rotary shaft be lubricated with oil lubrication (the lubricating oil is circulated through the spline joint) in order to suppress spline wear. However, since the hydraulic excavator is transported by a trailer on an ordinary road, the widthwise dimension of the vehicle body is limited, and under this limitation, there is a narrow space between the engine and the hydraulic pump arranged in the vehicle body. .. Therefore, it is difficult to adopt a large-sized oil lubrication type connection structure between the engine and the hydraulic pump.
そこで、油圧ショベル等に用いられる連結構造として、例えば特許文献1に記載された構成を採用することが考えられる。即ち、油圧ポンプの回転軸とエンジン側のハブとは、乾式かつ隙間嵌めでスプライン嵌合させる。また、ハブには、外周側から雌スプライン部に向けて有底(非貫通)のねじ穴を設ける。ねじ穴の底部には、このねじ穴の底部に連続して底面が平坦となった下穴を、雌スプライン部の近傍まで穿設する。そして、ねじ穴には、平坦な先端部を有するクランピングねじを締込むことにより、このクランピングねじの先端部を下穴の底面に押付ける。この構成によれば、クランピングねじによりハブの雌スプライン部を変形させて雌スプライン部を回転軸の雄スプライン部に押付けることにより、これら雌スプライン部と雄スプライン部とを固定させることができる。
Therefore, it is conceivable to adopt, for example, the configuration described in
ここで、エンジンからの回転トルクは、エンジンのフライホイールに固定されたエンジン側ブロック(インサート)および高弾性体を介して、油圧ポンプの回転軸にスプライン結合されたハブに伝達される。そして、ハブと回転軸とのスプライン結合部を介してハブから回転軸に回転トルクが伝達されることで、油圧ポンプが駆動される。このため、上述のようにクランピングねじを用いて雌スプライン部を変形させる構成の場合は、クランピングねじ部分の荷重が大きくなり、寿命に影響を与える。 Here, the rotational torque from the engine is transmitted to the hub spline-coupled to the rotary shaft of the hydraulic pump via the engine-side block (insert) fixed to the flywheel of the engine and the high elastic body. Then, the rotational torque is transmitted from the hub to the rotary shaft via the spline coupling portion between the hub and the rotary shaft, thereby driving the hydraulic pump. Therefore, in the case of the configuration in which the female spline portion is deformed by using the clamping screw as described above, the load on the clamping screw portion becomes large, which affects the life.
一方、スプライン結合部は、例えば油圧ショベルの掘削作業等によって発生する土砂による塵埃からの保護のため、油圧ポンプのベルフランジとエンジンのフライホイールハウジングとにより覆われており、これらはボルトで締結されている。このため、エンジンおよび油圧ポンプを油圧ショベルに搭載したままの状態でハブの交換作業を行うことは困難であり、交換作業に時間と労力を要する虞がある。 On the other hand, the spline joint is covered with a bell flange of the hydraulic pump and a flywheel housing of the engine for protection from dust due to sand and sand generated by excavation work of the hydraulic shovel, for example, and these are fastened with bolts. ing. Therefore, it is difficult to replace the hub while the engine and the hydraulic pump are mounted on the hydraulic excavator, and it may take time and labor to replace the hub.
これに対して、特許文献2には、交換作業の作業性を向上させるために、油圧ポンプとポンプ取付カバーとの間にスペーサを設けた構成が記載されている。特許文献2に記載された構成によれば、油圧ポンプをスペーサと共にポンプ取付カバーから取外すことができ、エンジンに対する油圧ポンプの取付、取外の作業性を向上できる。また、例えば、エンジン側ブロックに対してハブおよび高弾性体を油圧ポンプと一緒に着脱することができるため、エンジン側ブロックに対するハブおよび高弾性体の脱着性を向上できる。
On the other hand,
しかし、特許文献2は、油圧ポンプの回転軸とハブとの脱着性について考慮されていない。具体的には、油圧ポンプは、エンジンと同一直線状に接続され、エンジンおよび油圧ポンプは、車体の進行方向に対して直交する方向である左,右方向に延びて配置される。このため、油圧ポンプがエンジンと接続された状態でのエンジンおよび油圧ポンプ全体の幅寸法(長さ寸法)は、車体の幅寸法内に収める必要がある。このため、エンジンの出力軸と油圧ポンプの回転軸との連結部は、エンジンと油圧ポンプとの間の狭所に配置せざるを得ず、スプライン部の軸方向長さを確保し難い。このため、分解、組立の作業性を良好に確保できない。
However,
一方、軸方向長さが短いスプライン部で長期に亙り回転トルクを安定して伝達するためには、スプライン歯面間のクリアランス(隙間)を小さくし、バックラッシを低減することが好ましい。しかし、バックラッシを低減した場合、ハブの取付作業時に高精度の位相合わせおよび軸心合わせが必要になる。即ち、位置合わせのための高い技術と作業時間が必要になり、ハブと回転軸との取付に多大な労力と時間を要する。このため、ハブと回転軸との取付、取外作業を容易に行うことができ、メンテナンス性を向上できることが望まれている。 On the other hand, in order to stably transmit the rotational torque over a long period in the spline portion having a short axial length, it is preferable to reduce the clearance (gap) between the spline tooth surfaces to reduce the backlash. However, if the backlash is reduced, it is necessary to perform highly accurate phase alignment and axial center alignment during hub mounting work. That is, a high technique for alignment and working time are required, and a great deal of labor and time are required for mounting the hub and the rotary shaft. Therefore, it is desired that the hub and the rotary shaft can be easily attached and detached and the maintainability can be improved.
即ち、油圧ショベル等の建設機械は、一般道を輸送できるように車幅が制限されるため、上部旋回体の後方位置に搭載される各種機器は、レイアウトが制限される。このため、上部旋回体の後方でカウンタウエイトの前側の機械室内に配置されるスプライン接続装置は、エンジンとこのエンジンにより直接駆動される油圧ポンプとの間の狭所で動力伝達を行う。このようなスプライン接続装置は、上部旋回体の後方の機械室の狭い空間で分解、組立の作業性を向上できることが望まれている。 That is, the construction machine such as a hydraulic excavator has a limited vehicle width so that it can be transported on a general road, and thus the layout of various devices mounted behind the upper swing body is limited. For this reason, the spline connection device, which is arranged behind the upper revolving superstructure and in the machine room on the front side of the counterweight, transmits power in a narrow space between the engine and the hydraulic pump directly driven by the engine. It is desired that such a spline connecting device can improve workability of disassembly and assembly in a narrow space in a machine room behind the upper swing body.
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、上部旋回体の後方位置で駆動源と油圧ポンプとの間の狭所(レイアウトが制限される狭い空間)に配置されるスプライン接続装置のハブと回転軸との取付、取外作業の作業性(挿入容易性、取外容易性)を向上できる建設機械を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the related art, and an object of the present invention is to provide a narrow space between a drive source and a hydraulic pump at a rear position of an upper swing body (a narrow space where layout is limited). It is an object of the present invention to provide a construction machine capable of improving workability (easiness of insertion, ease of removal) of attachment and detachment work of a hub and a rotating shaft of a spline connection device arranged in the.
上述した課題を解決するため、本発明による建設機械は、自走可能な下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載された上部旋回体と、前記上部旋回体に設けられた作業装置とからなり、前記上部旋回体は、支持構造体をなし前側に前記作業装置が取付けられる旋回フレームと、前記旋回フレームの後端部に取付けられ、前記作業装置との重量バランスをとるカウンタウエイトと、前記カウンタウエイトの前側に位置して前記旋回フレームの後端側に設けられた駆動源と、前記駆動源により駆動され、圧油を吐出する油圧ポンプと、前記駆動源と前記油圧ポンプとの間で回転力を伝達するスプライン接続装置と、を備え、前記スプライン接続装置は、内周側に雌スプライン部を有し前記駆動源により一方向に回転する円筒状のハブと、外周側に前記雌スプライン部とスプライン結合される雄スプライン部を有し前記ハブの回転に基づいて回転する前記油圧ポンプの回転軸とを備えた建設機械において、前記ハブの前記雌スプライン部を構成する雌スプライン歯は、前記油圧ポンプ側となる入口側端部の歯厚よりも奥側となる奥側端部の歯厚が大きく、前記回転軸の前記雄スプライン部を構成する雄スプライン歯は、前記駆動源側となる先端側端部の歯厚よりも基端側となる基端側端部の歯厚が大きく、前記雌スプライン歯は、前記ハブの中心軸線に対して平行に延び前記ハブの回転力を前記回転軸に伝達する雌側伝達歯面と、前記入口側端部と前記奥側端部との間で前記雌スプライン歯と前記雄スプライン歯とが当接する範囲に亙って前記入口側端部から前記奥側端部に向けて歯厚が大きくなるように前記雌側伝達歯面に対して傾斜して延びる雌側非伝達歯面とを有し、前記雄スプライン歯は、前記回転軸の中心軸線に対して平行に延び前記雌スプライン歯の前記雌側伝達歯面に当接する雄側伝達歯面と、前記先端側端部と前記基端側端部との間で前記雌スプライン歯と前記雄スプライン歯とが当接する範囲に亙って前記先端側端部から前記基端側端部に向けて歯厚が大きくなるように前記雄側伝達歯面に対して傾斜して延びる雄側非伝達歯面とを有していることを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned problems, a construction machine according to the present invention is a self-propelled lower traveling structure, an upper revolving structure rotatably mounted on the lower traveling structure, and a work device provided on the upper revolving structure. The upper revolving structure comprises a revolving frame having a support structure and having the working device mounted on the front side thereof, and a counterweight mounted at the rear end of the revolving frame for balancing the weight of the working device. A drive source located on the front side of the counterweight and provided on the rear end side of the revolving frame; a hydraulic pump driven by the drive source to discharge pressure oil; and a drive source and the hydraulic pump. A spline connection device for transmitting a rotational force between the spline connection device, the spline connection device having a female spline portion on the inner peripheral side and rotating in one direction by the drive source, and the outer peripheral side on the cylindrical hub. In a construction machine having a female spline portion and a male spline portion that is spline-coupled, and a rotary shaft of the hydraulic pump that rotates based on rotation of the hub, a female spline tooth that constitutes the female spline portion of the hub. Is larger in tooth thickness at the back side end portion than at the inlet side end portion on the hydraulic pump side, and the male spline tooth forming the male spline portion of the rotary shaft is the drive source. The tooth thickness of the proximal end portion on the proximal side is larger than the tooth thickness of the distal end portion on the side, and the female spline teeth extend in parallel to the central axis of the hub and the rotational force of the hub. To the rotary shaft, and the inlet side over the range in which the female spline teeth and the male spline teeth abut between the inlet side end and the back side end. A male non-transmission tooth surface that extends obliquely with respect to the female transmission tooth surface so that the tooth thickness increases from the end portion toward the rear end portion, The female spline extends between the male side transmission tooth surface that extends parallel to the central axis of the shaft and abuts on the female side transmission tooth surface of the female spline tooth, and the distal end side end portion and the proximal end side end portion. Over the range in which the tooth and the male spline tooth come into contact with each other, the tooth extends toward the male side transmission tooth surface so that the tooth thickness increases from the tip end side end toward the base end side end. It has a male non-transmission tooth surface.
本発明によれば、上部旋回体の後方位置で駆動源と油圧ポンプとの間の狭所(レイアウトが制限される狭い空間)に配置されるスプライン接続装置のハブと回転軸との取付、取外の作業性を向上できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the hub of a spline connection device and the rotation shaft which are arrange|positioned at the narrow position (the narrow space where layout is limited) between a drive source and a hydraulic pump in the rear position of an upper revolving structure are attached and removed. The workability outside can be improved.
即ち、雌スプライン歯は、油圧ポンプ側の端部、即ち、ハブに回転軸を挿入するときの入口側となる入口側端部の歯厚が小さく、雄スプライン歯は、駆動源側の端部、即ち、ハブに回転軸を挿入するときの挿入先端側となる先端側端部の歯厚が小さい。このため、雌スプライン部に雄スプライン部を挿入するときに、雄スプライン歯の先端側端部と雌スプライン歯の入口側端部は、互いに周方向に対向する歯面間の隙間(クリアランス)が大きくなる。これにより、ハブと回転軸とを取付ける(スプライン結合させる)ときに、スプライン歯の位相合せの手間を低減することができ、取付の作業性を向上することができる。 That is, the female spline teeth have a small tooth thickness at the end on the hydraulic pump side, that is, the inlet side end that is the inlet side when the rotary shaft is inserted into the hub, and the male spline teeth have the drive source side end. That is, the tooth thickness at the tip end portion on the insertion tip side when inserting the rotary shaft into the hub is small. Therefore, when inserting the male spline portion into the female spline portion, a gap (clearance) between the tooth surfaces facing each other in the circumferential direction is generated between the tip end side end portion of the male spline tooth and the inlet side end portion of the female spline tooth. growing. As a result, when the hub and the rotary shaft are mounted (splined), it is possible to reduce the time and effort of phase matching of the spline teeth, and improve the workability of mounting.
また、雌スプライン歯は、入口側端部から奥側端部に向けて歯厚が大きくなるように傾斜して延びる雌側非伝達歯面を有しており、雄スプライン歯は、先端側端部から基端側端部に向けて歯厚が大きくなるように傾斜して延びる雄側非伝達歯面を有している。このため、雌スプライン部から雄スプライン部を抜出すときに、ハブと回転軸とが軸方向に相対移動し始めれば(ハブが回転軸に対して動き出せば)、周方向に対向する歯面間の隙間(クリアランス)が軸方向全体に亙って広がる。これにより、ハブと回転軸とを取外すときに、歯面と歯面との引き摺り(擦れ)による抵抗を低減することができ、取外の作業性を向上することができる。 Further, the female spline tooth has a female non-transmission tooth surface that extends so as to increase the tooth thickness from the inlet end toward the inner end, and the male spline tooth has a distal end. The male non-transmission tooth surface extends so as to increase in tooth thickness from the portion toward the proximal end. Therefore, when the male spline part is pulled out from the female spline part, if the hub and the rotating shaft start to move relative to each other in the axial direction (if the hub starts to move with respect to the rotating shaft), the space between the tooth surfaces facing each other in the circumferential direction The clearance (clearance) spreads over the entire axial direction. Accordingly, when the hub and the rotary shaft are detached, the resistance due to the drag (rubbing) between the tooth surfaces can be reduced, and the workability of removal can be improved.
さらに、雌スプライン歯は、ハブの中心軸線に対して平行に延びる雌側伝達歯面を有しており、雄スプライン歯は、回転軸の中心軸線に対して平行に延びる雄側伝達歯面を有している。即ち、互いに当接して回転力を伝達する雌側伝達歯面および雄側伝達歯面は、中心軸線に対して平行に延びている。このため、例えば、雌側伝達歯面および雄側伝達歯面を中心軸線に対して傾斜させた構成と比較して、雌側伝達歯面と雄側伝達歯面との当接面(接触面)に軸方向の荷重(アキシアル荷重)が発生することを抑制できる。これにより、回転軸に軸方向の荷重が加わることを抑制することができ、回転軸を回転可能に支持する転がり軸受(ベアリング)の寿命の低下を抑制することができる。 Further, the female spline tooth has a female-side transmission tooth surface extending parallel to the central axis of the hub, and the male spline tooth has a male-side transmission tooth surface extending parallel to the central axis of the rotating shaft. Have That is, the female-side transmission tooth surface and the male-side transmission tooth surface that are in contact with each other and transmit the rotational force extend parallel to the central axis. Therefore, for example, compared with a configuration in which the female transmission male surface and the male transmission tooth surface are inclined with respect to the central axis, the contact surface (contact surface) between the female transmission male surface and the male transmission tooth surface is compared. ), an axial load (axial load) can be suppressed from being generated. As a result, it is possible to suppress an axial load from being applied to the rotary shaft, and it is possible to suppress a reduction in the life of the rolling bearing (bearing) that rotatably supports the rotary shaft.
以下、本発明の実施の形態による建設機械を、油圧ショベルに適用した場合を例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, a construction machine according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, taking a case where the construction machine is applied to a hydraulic excavator as an example.
図1において、建設機械の代表例としての油圧ショベル1は、自走可能なクローラ式の下部走行体2と、下部走行体2上に旋回輪3を介して旋回可能に搭載された上部旋回体4と、上部旋回体4に俯仰の動作が可能に設けられたフロント装置5とを含んで構成されている。この場合、下部走行体2と上部旋回体4とは、油圧ショベル1の車体を構成している。
In FIG. 1, a
作業装置とも呼ばれるフロント装置5は、土砂の掘削作業等を行う多関節構造の作業機であり、上部旋回体4の前側に俯仰の動作を可能に取付けられている。フロント装置5は、上部旋回体4の旋回フレーム6に回動可能に取付けられたブーム5Aと、ブーム5Aの先端部に回動可能に取付けられたアーム5Bと、アーム5Bの先端部に回動可能に取付けられたバケット5Cと、ブーム5Aを駆動するブームシリンダ5Dと、アーム5Bを駆動するアームシリンダ5Eと、バケット5Cを駆動するバケットシリンダ5Fとにより構成されている。これらシリンダ5D,5E,5Fは、油圧ポンプ16から吐出する圧油により駆動される油圧アクチュエータ(図示せず)を構成している。
The front device 5, which is also called a work device, is a multi-joint structure work machine for excavating earth and sand, and the like, and is attached to the front side of the upper revolving
旋回フレーム6は、上部旋回体4の支持構造体を形成する支持フレームであり、下部走行体2上に旋回可能に搭載されている。旋回フレーム6には、キャブ7と、カウンタウエイト8と、エンジン10、油圧ポンプ16、熱交換器18、コントロールバルブ(図示せず)等の各種機器とが搭載されている。これら各種機器は、上部旋回体4の外殻を形成する外装カバー9により覆われている。
The revolving
旋回フレーム6は、前,後方向に延びる厚肉な鋼板等からなる底板6Aと、底板6A上に立設され、左,右方向に所定の間隔をもって前,後方向に延びる左縦板6B,右縦板6Cと、各縦板6B,6Cの左,右の外側に間隔をもって配置され、前,後方向に延びる左サイドフレーム6D,右サイドフレーム6Eと、底板6A、各縦板6B,6Cから左,右方向に張出し、その先端部に左,右のサイドフレーム6D,6Eを支持する複数本の張出しビーム6Fとを含んで構成されている。各縦板6B,6Cの前側には、フロント装置5のブーム5Aが俯仰の動作が可能に取付けられている。
The revolving
図2に示すように、旋回フレーム6の後側には、左縦板6Bと右縦板6Cとの間に位置して上側に延びる取付台座6Gが前,後方向に間隔をもって設けられている。各取付台座6Gには、エンジン10が制振状態で取付けられている。
As shown in FIG. 2, on the rear side of the revolving
キャブ7は、旋回フレーム6の左前側に搭載されている。キャブ7の内部には、オペレータが着座する運転席、走行用の操作レバー、作業用の操作レバー等が配設されている。オペレータは、キャブ7に搭乗し、操作レバー、操作ペダル等を操作することにより、油圧ショベル1の走行、上部旋回体4の旋回、フロント装置5による掘削作業等を行うことができる。
The cab 7 is mounted on the front left side of the
カウンタウエイト8は、旋回フレーム6を構成する左,右の縦板6B,6Cの後端部に取付けられている。カウンタウエイト8は、フロント装置5との重量バランスをとる重量物であり、後端面が円弧状に形成されている。カウンタウエイト8は、旋回フレーム6の後端部から上方に立ち上がり、エンジン10、油圧ポンプ16、熱交換器18、コントロールバルブ等の各種機器を後側から覆っている。
The
外装カバー9は、キャブ7とカウンタウエイト8との間に位置して旋回フレーム6上に配設されている。外装カバー9は、上面カバー9Aと、エンジンカバー9Bと、左側面カバー9Cと、右側面カバー9Dとを含んで構成されている。外装カバー9は、エンジン10、油圧ポンプ16、熱交換器18、排気ガス処理装置19、コントロールバルブ等の搭載機器を収容している。
The
この場合、図2に示すように、外装カバー9内には、エンジン10、油圧ポンプ16、熱交換器18が上部旋回体4の幅方向(左,右方向)に直線上に並んで配置されている。熱交換器18は、エンジン10の冷却ファン12に対面しており、エンジン冷却水等を冷却する。排気ガス処理装置19は、エンジン10と油圧ポンプ16との間でこれらの上方に位置しており、エンジン10の排気マニホールドに接続される排気マフラ、触媒、フィルタ(いずれも図示せず)等を含んで構成されている。
In this case, as shown in FIG. 2, in the
駆動源(動力源、駆動機構)としてのエンジン10は、カウンタウエイト8の前側に位置して旋回フレーム6の後端側に設けられている。エンジン10は、油圧ショベル1の原動機であり、例えばディーゼルエンジンが用いられている。エンジン10は、出力軸となるクランク軸13が車体の左,右方向に延在する横置き状態で、上部旋回体4に搭載されている。エンジン10は、エンジン本体11と、エンジン本体11に設けられた複数(例えば6個)のシリンダ(図示せず)と、各シリンダ内を往復動する複数(例えば6個)のピストン(図示せず)と、各ピストンとコネクティングロッド(図示せず)を介して接続され各ピストンの往復動を回転力として出力するクランク軸13(以下、出力軸13という)とを含んで構成されている。
The
図2に示すように、エンジン本体11は、出力軸13を収容する中空容器として形成されたクランクケース11Aと、クランクケース11Aの下側に設けられエンジンオイルを収容するオイルパン11Bと、クランクケース11A上に搭載されシリンダが形成されたシリンダブロック11Cと、シリンダブロック11C上に搭載されたシリンダヘッド11Dとを含んで構成されている。
As shown in FIG. 2, the
エンジン本体11の一端側(図2の左側)には、熱交換器18に冷却風を供給するための冷却ファン12が設けられている。エンジン本体11のシリンダブロック11Cおよびシリンダヘッド11Dには、エンジン冷却水が循環するウォータジャケット(図示せず)が形成されている。ウォータジャケットは、冷却水の熱を放出する熱交換器18に接続されている。
A cooling
図3に示すように、エンジン10の出力軸13の他端側(図3の右端側)には、出力軸13と共に一方向に回転する円板状のフライホイール14が設けられている。フライホイール14には、複数(例えば、4個)の雌ねじ穴14Aと、凹部14Bとが設けられている。雌ねじ穴14Aは、フライホイール14の回転中心を中心とする円弧上の4箇所位置に、周方向に等間隔に離間してそれぞれ形成されている。これら各雌ねじ穴14Aには、弾性体軸継手20のエンジン側ブロック21をフライホイール14に取付けるための第1ボルト22が螺合される。
As shown in FIG. 3, a disc-shaped
凹部14Bは、フライホイール14の一側面、即ち、エンジン10とは反対側(油圧ポンプ16側)の側面に設けられている。凹部14Bは、フライホイール14の一側面のうち油圧ポンプ16の回転軸35と軸方向に対向する位置に、この一側面からエンジン10側に向けて窪むように形成されている。後述するように、凹部14Bは、回転軸35の突出端部38およびこの突出端部38に螺合するナット39が収容される収容室を形成している(図6参照)。
The
図2および図3に示すように、エンジン本体11の他端側(図2の右側)には、短尺な円筒状のフライホイールハウジング15が設けられている。フライホイールハウジング15内には、フライホイール14と弾性体軸継手20とが収納されている。フライホイールハウジング15の開口端は、油圧ポンプ16のフランジ部16A1が取付けられるフランジ取付部15Aとなっている。フライホイール14および弾性体軸継手20は、フライホイールハウジング15と油圧ポンプ16のフランジ部16A1とによって覆われている。
As shown in FIGS. 2 and 3, a short
被駆動機器(被動力機器、被駆動機構)としての油圧ポンプ16は、エンジン10によって回転駆動される。油圧ポンプ16は、フライホイールハウジング15を介してエンジン10に取付けられている。油圧ポンプ16は、エンジン10によって駆動されることにより、油圧ショベル1に搭載された各種の油圧アクチュエータに向けて作動用の圧油を吐出する。ここで、油圧ポンプ16は、例えば斜軸式油圧ポンプ、斜板式油圧ポンプにより構成されるポンプ機構(図示せず)と、ポンプ機構を収容するポンプケーシング16Aと、ポンプケーシング16Aの中央から突出して設けられポンプ機構に接続される後述の回転軸35とを含んで構成されている。
The
ポンプケーシング16Aは、ポンプ機構を収容している。ポンプケーシング16Aの基端側(図2ないし図3の左側)は、他の部分よりも全周に亙って拡径した環状鍔部となるフランジ部16A1となっている。フランジ部16A1は、ベルフランジとも呼ばれ、油圧ポンプ16をエンジン10に取付けるための取付板として形成されている。フランジ部16A1は、フライホイールハウジング15のフランジ取付部15Aに対して固定用ボルト17を用いて取付けられている。
The
次に、エンジン10の出力軸13と油圧ポンプ16の回転軸35とを連結する弾性体軸継手20について説明する。
Next, the
弾性体軸継手20は、エンジン10の出力軸13(より具体的には、出力軸13に設けられたフライホイール14)と油圧ポンプ16の回転軸35との間に設けられている。弾性体軸継手20は、弾性体23の弾性変形により、エンジン10の出力軸13(フライホイール14)と油圧ポンプ16の回転軸35との間でトルク変動、中心軸線O1−O1,O2−O2のずれを吸収する。これにより、エンジン10から油圧ポンプ16に安定してトルクを伝達できる。
The elastic shaft joint 20 is provided between the
弾性体軸継手20は、フライホイールハウジング15の内部(弾性体軸継手室)に、フライホイール14と軸方向に隣合って配置(収容)されている。そして、弾性体軸継手20は、複数(例えば、4個)のエンジン側ブロック21(駆動源側ブロック)と、弾性体23と、複数(例えば、4個)のポンプ側ブロック24(被駆動機器側ブロック)と、ハブ32とにより構成されている。
The elastic
4個のエンジン側ブロック21は、エンジン10の出力軸13側に設けられたフライホイール14に、周方向(回転方向)に間隔をもって取付けられている。各エンジン側ブロック21は、インサートとも呼ばれ、扇形状のブロック体からなり、軸方向に延びる第1ボルト挿通孔21Aを有している。各エンジン側ブロック21は、第1ボルト挿通孔21Aに挿通した第1ボルト22をフライホイール14の雌ねじ穴14Aにそれぞれ螺合することにより、フライホイール14の側面に一体的に取付けられている。
The four engine-side blocks 21 are attached to the
エンジン側ブロック21には、外径側に位置して周方向の両側に突出する第1鍔部21Bが設けられている。後述するように、第1鍔部21Bは、ポンプ側ブロック24の第2鍔部24Bと共に、弾性体23の径方向の変位を規制する。即ち、エンジン側ブロック21の第1鍔部21Bとポンプ側ブロック24の第2鍔部24Bとは、弾性体23の外周面と当接することにより、弾性体23が径方向外側に変位することを阻止する。
The
弾性体23は、例えば弾性を有する樹脂材料およびゴム材料を用いて厚肉な円筒状に形成され、ハブ32を取囲んで配置されている。弾性体23には、その外周面23Aから径方向内側に向けて窪むエンジン側ブロック係合溝部23Bとポンプ側ブロック係合溝部23Cとが周方向に交互に形成されている。エンジン側ブロック係合溝部23Bには、エンジン側ブロック21が嵌込まれ、ポンプ側ブロック係合溝部23Cには、ポンプ側ブロック24が嵌込まれる。
The
即ち、弾性体23は、中央付近にハブ32が収容されるハブ収容部23Dを有し、ハブ収容部23Dの周囲には、4個のエンジン側ブロック係合溝部23Bと4個のポンプ側ブロック係合溝部23Cとが周方向に間隔をもって交互に配置されている。この場合、各エンジン側ブロック係合溝部23Bと各ポンプ側ブロック係合溝部23Cとの間は、それぞれエンジン側ブロック21とポンプ側ブロック24とにより周方向に圧縮(挟持)される圧縮部23Eとなっている。
That is, the
4個のポンプ側ブロック24は、ハブ32から径方向外側に突出した状態でハブ32の周方向に間隔をもって取付けられている。各ポンプ側ブロック24は、扇形状のブロック体からなり、径方向に延びる第2ボルト挿通孔24Aを有している。各ポンプ側ブロック24は、第2ボルト挿通孔24Aに挿通した第2ボルト25をハブ32のねじ穴32Bに螺合することにより、ハブ32の外周側32Aに一体的に取付けられている。ポンプ側ブロック24には、外径側に位置して周方向の両側に突出する第2鍔部24Bが設けられている。各第2鍔部24Bは、エンジン側ブロック21の第1鍔部21Bと同様に、弾性体23の径方向の変位を規制している。
The four pump-side blocks 24 are mounted at intervals in the circumferential direction of the
次に、油圧ポンプ16の回転軸35と弾性体軸継手20のハブ32とを含んで構成されるスプライン接続装置31について説明する。
Next, the
スプライン接続装置31は、エンジン10と油圧ポンプ16との間で回転力を伝達する動力伝達装置(連結装置)である。スプライン接続装置31は、弾性体軸継手20のハブ32と、油圧ポンプ16の回転軸35とを備えている。
The
弾性体軸継手20のハブ32は、弾性体23のハブ収容部23Dに収容されている。ハブ32は、駆動源としてのエンジン10により一方向に回転する。即ち、ハブ32は、エンジン10の出力軸13(フライホイール14)の回転に基づいて、この出力軸13(フライホイール14)と共に回転する。ハブ32は、厚肉な円筒状に形成されている。ハブ32は、エンジン10からの回転力により、油圧ポンプ16の回転軸35を回転駆動する駆動部材(駆動体)となり、エンジン10側に設けられている。図5に示すように、ハブ32の外周側32Aには、ポンプ側ブロック24を取付けるための第2ボルト25が螺合するねじ穴32Bが、周方向に離間した4箇所位置に設けられている。
The
ハブ32は、内周側32Cに雌スプライン部33を有している。即ち、ハブ32の内周側32Cには、周方向に離間して軸方向に延びる複数の雌スプライン歯34が形成されている。雌スプライン部33(雌スプライン歯34)は、回転軸35の雄スプライン部36(雄スプライン歯37)とスプライン結合している。図6および図7に示すように、雌スプライン部33(雌スプライン歯34)は、ハブ32の両側面32D,32Eの間、即ち、油圧ポンプ16側の側面となる入口側面32Dとエンジン10側の側面となる奥側面32Eとの間を、軸方向に延びて形成されている。雌スプライン部33の内径B、より具体的には小径B(図6)は、回転軸35の突出端部38の外径A(図6)よりも大きい。
The
ハブ32の雌スプライン部33を構成する雌スプライン歯34は、入口側端部34Aと、奥側端部34Bとを有している。入口側端部34Aは、雌スプライン歯34のうち、油圧ポンプ16側の端部、即ち、ハブ32に回転軸35を挿入するときに雌スプライン部33の入口側に位置する端部に対応する。奥側端部34Bは、雌スプライン歯34のうち、エンジン10側の端部、即ち、ハブ32に回転軸35を挿入するときに入口側端部34Aよりも奥側に位置する端部に対応する。雌スプライン歯34は、入口側端部34Aの歯厚T1(図8)よりも奥側端部34Bの歯厚T2(図8)が大きい。
The
ここで、雌スプライン歯34は、ハブ32(雌スプライン部33)の周方向に関して一方側(または他方側)に位置する雌側伝達歯面34Cと、ハブ32(雌スプライン部33)の周方向に関して他方側(または一方側)に位置する雌側非伝達歯面34Dとを有している。雌側伝達歯面34Cと雌側非伝達歯面34Dとは、ハブ32の径方向の内側で雌スプライン歯34の歯先面によって接続されている。
Here, the
平行面となる雌側伝達歯面34Cは、ハブ32の中心軸線O1−O1(軸方向)に対して平行に延びている(軸方向に延びている)。雌側伝達歯面34Cは、回転軸35の雄スプライン歯37の雄側伝達歯面37Cと全体に亙って当接しており、ハブ32の回転力を回転軸35に伝達する。即ち、エンジン10の出力軸13の回転が、フライホイール14、エンジン側ブロック21、弾性体23およびポンプ側ブロック24を介してハブ32に伝達されると、このハブ32の回転が雌側伝達歯面34Cと雄側伝達歯面37Cとの当接に基づいて回転軸35に伝達される。
The female side
一方、傾斜面となる雌側非伝達歯面34Dは、雌側伝達歯面34Cに対して傾斜して延びている。この場合、入口側端部34Aと奥側端部34Bとの間で雌スプライン歯34と雄スプライン歯37とが当接する範囲を、スプライン当接範囲とする。雌側非伝達歯面34Dは、スプライン当接範囲の全体に亙って、入口側端部34Aから奥側端部34Bに向けて歯厚が大きくなるように雌側伝達歯面34Cに対して傾斜している。雌側非伝達歯面34Dは、雌スプライン部33と雄スプライン部36とをスプライン結合させた状態で、雄スプライン歯37の雄側非伝達歯面37Dとスプライン当接範囲の全体に亙って当接する。
On the other hand, the female
油圧ポンプ16の回転軸35は、ハブ32と共にスプライン接続装置31を構成している。回転軸35は、外周側に雄スプライン部36を有している。即ち、回転軸35の外周側には、周方向に離間して軸方向に延びる複数の雄スプライン歯37が形成されている。この場合、回転軸35は、油圧ポンプ16側となる基端側からエンジン10側となる先端側に向けて、外径寸法の大きい大径部35Aと、大径部35Aよりも径寸法が小さくなった小径部35Bと、雄スプライン部36と、突出端部38とを有している。
The
雄スプライン部36(雄スプライン歯37)は、ハブ32の雌スプライン部33(雌スプライン歯34)とスプライン結合される。これにより、油圧ポンプ16の回転軸35は、エンジン10から動力が伝達されることにより、ハブ32の回転に基づいて回転する。回転軸35は、油圧ポンプ16のポンプ機構に接続されており、ポンプケーシング16Aの中央から突出している。即ち、回転軸35は、エンジン10からの回転力により弾性体軸継手20のハブ32を介して回転駆動される被駆動部材(被駆動軸、被駆動体)となっている。
The male spline portion 36 (male spline tooth 37) is spline-coupled with the female spline portion 33 (female spline tooth 34) of the
回転軸35の雄スプライン部36を構成する雄スプライン歯37は、先端側端部37Aと、基端側端部37Bとを有している。先端側端部37Aは、雄スプライン歯37のうち、エンジン10側の端部、即ち、ハブ32に回転軸35を挿入するときに雄スプライン部36の挿入先端側に位置する端部に対応する。基端側端部37Bは、雄スプライン歯37のうち、油圧ポンプ16側の端部、即ち、ハブ32に回転軸35を挿入するときに先端側端部37Aよりも基端側に位置する端部に対応する。雄スプライン歯37は、先端側端部37Aの歯厚T3(図8)よりも基端側端部37Bの歯厚T4(図8)が大きい。
The
ここで、雄スプライン歯37は、回転軸35(雄スプライン部36)の周方向に関して一方側(または他方側)に位置する雄側伝達歯面37Cと、回転軸35(雄スプライン部36)の周方向に関して他方側(または一方側)に位置する雄側非伝達歯面37Dとを有している。雄側伝達歯面37Cと雄側非伝達歯面37Dとは、回転軸35の径方向の外側で雄スプライン歯37の歯先面によって接続されている。
Here, the
平行面となる雄側伝達歯面37Cは、回転軸35の中心軸線O2−O2(軸方向)に対して平行に延びている(軸方向に延びている)。雄側伝達歯面37Cは、ハブ32の雌スプライン歯34の雌側伝達歯面34Cと全体に亙って当接しており、これら雌側伝達歯面34Cと雄側伝達歯面37Cとの当接に基づいて回転力が伝達される。
The male-side
一方、傾斜面となる雄側非伝達歯面37Dは、雄側伝達歯面37Cに対して傾斜して延びている。この場合、先端側端部37Aと基端側端部37Bとの間で雄スプライン歯37と雌スプライン歯34とが当接する範囲をスプライン当接範囲とする。雄側非伝達歯面37Dは、スプライン当接範囲の全体に亙って、先端側端部37Aから基端側端部37Bに向けて歯厚が大きくなるように雄側伝達歯面37Cに対して傾斜している。雄側非伝達歯面37Dは、雌スプライン部33と雄スプライン部36とをスプライン結合させた状態で、雌スプライン歯34の雌側非伝達歯面34Dとスプライン当接範囲の全体に亙って当接する。
On the other hand, the male
次に、雌側非伝達歯面34Dおよび雄側非伝達歯面37Dの傾斜角度α,β(図7)について説明する。実施の形態では、図7に示すように、雌側伝達歯面34Cに対する雌側非伝達歯面34Dの傾斜角度αは、0.3°以上5°以下、より好ましくは0.3°以上2°以下に設定している。雄側伝達歯面37Cに対する雄側非伝達歯面37Dの傾斜角度βも、0.3°以上5°以下、より好ましくは0.3°以上2°以下に設定している。即ち、傾斜角度α,βの値は、以下の数1式および数2式に示す範囲に設定している。なお、図6ないし図11では、傾斜していることを理解し易くするために、傾斜角度α,βを誇張して示している。
Next, the inclination angles α and β (FIG. 7) of the female
このように傾斜角度α,βを規制することにより、図8および図9に示すように、ハブ32に回転軸35を挿入するとき(挿入を開始するとき)に、周方向に隣合う雌スプライン歯34と雄スプライン歯37との周方向のクリアランス(隙間)を大きくできる。また、取外すときも、傾斜に基づいて歯面間を離間し易くできる。このため、ハブ32と回転軸35との取付作業性(挿入容易性)、取外作業性(取外容易性)を向上できる。
By regulating the inclination angles α and β in this way, as shown in FIGS. 8 and 9, when the
なお、傾斜角度α,βが0.3°よりも小さい場合は、クリアランスを確保し難くなり、取付作業性、取外作業性が低下する可能性がある。一方、傾斜角度α,βが2°(または5°)よりも大きい場合は、雄側非伝達歯面37Dが隣の雄スプライン歯37の雄側伝達歯面37Cと干渉する(重なる、接触する)可能性がある。また、雌側非伝達歯面34Dが隣の雌スプライン歯34の雌側伝達歯面34Cと干渉する可能性がある。さらに、干渉しないようにした場合に、各スプライン歯34,37の最小歯厚部分(雌スプライン部33の入口側端部34Aおよび雄スプライン部36の先端側端部37A)の強度を確保できなくなる可能性がある。そこで、実施の形態では、傾斜角度α,βの値を、数1式および数2式に示す範囲に設定している。
If the inclination angles α and β are smaller than 0.3°, it becomes difficult to secure the clearance, and there is a possibility that the mounting workability and the removal workability are deteriorated. On the other hand, when the inclination angles α and β are larger than 2° (or 5°), the male
また、実施の形態では、図8ないし図11に示すように、雌側伝達歯面34Cに対する雌側非伝達歯面34Dの傾斜角度αは、雄側伝達歯面37Cに対する雄側非伝達歯面37Dの傾斜角度βと同じに設定している(α=β)。また、雌スプライン歯34の最小歯厚Taは、雄スプライン歯37の最小歯厚Tbと同じに設定している(Ta=Tb)。そして、ハブ32に回転軸35を挿入し、かつ、雄スプライン部36の先端側の端面36Aとハブ32の奥側の奥側面32Eとを同一平面上に配置したときに、雌スプライン歯34と雄スプライン歯37とのクリアランスが0になるように設定している。これにより、各スプライン部33,36の軸方向の全体に亙って(歯面を余すことなく)、「雄側伝達歯面37Cと雌側伝達歯面34C」および「雄側非伝達歯面37Dと雌側非伝達歯面34D」を当接(接触)させることができ、スプライン部33,36の面圧を低減できる。
Further, in the embodiment, as shown in FIG. 8 to FIG. 11, the inclination angle α of the female
突出端部38は、回転軸35の先端側(図6の最左端側)に位置して雄スプライン部36よりもエンジン10側(フライホイール14側)に配置されている。即ち、回転軸35の先端側には、ハブ32の奥側の奥側面32Eよりもエンジン10側(フライホイール14側)に突出する突出端部38が設けられている。突出端部38の外周側には、ハブ32の抜け止め用のナット39が螺合する雄ねじ部38Aが設けられている。突出端部38の外径Aは、雌スプライン部33の内径Bよりも小さくなっている(図6参照)。ナット39は、突出端部38の雄ねじ部38Aに螺着される。
The
ナット39は、ハブ32が回転軸35に対して軸方向にがたつく(抜け出る)のを阻止する。実施の形態では、ナット39を締め付けた状態(ナット39がハブ32の奥側面32Eと当接した状態)で、雄側伝達歯面37Cと雌側伝達歯面34Cとが当接し、かつ、雄側非伝達歯面37Dと雌側非伝達歯面34Dとが当接する。この場合、当接面に予圧が付与されるようにしてもよい。
The
次に、ハブ32と回転軸35との取付、取外作業について、図8ないし図11を参照しつつ説明する。
Next, attachment and detachment work of the
取付作業については、まず、図8に示すように、挿入先端側となる突出端部38に雄ねじ部38Aが設けられた回転軸35に対して、ハブ32を対面させる。このとき、ハブ32は、ハブ32の雌スプライン歯34の歯厚が小さくなる側(入口側端部34A側)を回転軸35側に配置する。
Regarding the attachment work, first, as shown in FIG. 8, the
この状態から、ハブ32を回転軸35に近付けると、図9に示すように、各雌スプライン歯34と各雄スプライン歯37とが当接して噛合し始める。図9は、ハブ32の雌スプライン部33(雌スプライン歯34)と回転軸35の雄スプライン部36(雄スプライン歯37)との噛合(スプライン結合)し始めの状態を示している。この場合、雌スプライン歯34の入口側端部34Aの歯厚T1と雄スプライン歯37の先端側端部37Aの歯厚T3は小さい。このため、回転軸35とハブ32との挿入開始(噛合し始め)の作業、即ち、雄スプライン歯37の間に雌スプライン歯34を位置合わせしつつ挿入を開始する作業を容易に行うことができる。
When the
図9に示す状態からさらに回転軸35とハブ32との挿入を進めると、各スプライン部33,36の非伝達歯面34D,37Dが傾斜を持っていることにより、雌スプライン歯34と雄スプライン歯37との間のクリアランスが徐々に減少する。そして、傾斜に対応した軸方向位置まで挿入されると、図10に示すように、各伝達歯面34C,37C(各非伝達歯面34D,37D)同士がそれぞれ当接(接触)し、挿入が終了する。この場合、前述したように、雌スプライン歯34および雄スプライン歯37は、傾斜角度αと傾斜角度βとが同じであり、最小歯厚Taと最小歯厚Tbとが同じである。また、雌スプライン歯34および雄スプライン歯37は、雄スプライン部36の先端側の端面36Aがハブ32の奥側の奥側面32Eと同一平面上となったときに、クリアランスが0になるように、歯厚を設定している。このため、この状態で、即ち、図10に示す状態で、雌側伝達歯面34Cと雄側伝達歯面37Cとが全面に亙って当接し、雌側非伝達歯面34Dと雄側非伝達歯面37Dとが全面に亙って当接する。
When the
次いで、図11に示すように、ハブ32の奥側面32Eから突出した回転軸35の突出端部38にナット39を螺合させる。この場合、ナット39は、ハブ32の奥側面32Eと当接する平面を有している。このため、ナット39の締め付けにより、ハブ32を軸方向に抑え付けることができる。これにより、ハブ32の抜け止め、および、バックラッシを低減できる。
Next, as shown in FIG. 11, the
一方、取外作業については、まず、ナット39を緩め、ナット39を回転軸35(突出端部38)から取外す。次いで、引き抜き装置となるプーラを回転軸35とハブ32とに取付ける。プーラによりハブ32と回転軸35との間に加わる力(引き抜き力)がスプライン嵌合面(各伝達歯面34C,37C同士および各非伝達歯面34D,37D同士)の摩擦力を上回ると、ハブ32が回転軸35に対して動き始める。この場合、摩擦力に基づく歯面の固着(凝着)がなくなると、雄スプライン歯37と雌スプライン歯34との間のクリアランスは引き抜く方向へ徐々に大きくなる。このため、動き始めると、以降、プーラを用いなくても容易にハブ32を取外すことができる。
On the other hand, regarding the removing work, first, the
実施の形態による油圧ショベル1は、上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
The
油圧ショベル1を操縦するオペレータは、上部旋回体4のキャブ7に搭乗し、エンジン10を始動して油圧ポンプ16を駆動する。これにより、油圧ポンプ16から圧油が吐出され、この圧油はコントロールバルブを介して、ブームシリンダ5D、アームシリンダ5Eおよびバケットシリンダ5F等の油圧アクチュエータに供給される。
The operator who operates the
キャブ7に搭乗したオペレータが走行用の操作レバーを操作したときには、下部走行体2により車両を前進または後退させることができる。一方、オペレータが作業用の操作レバーを操作することにより、フロント装置5を俯仰の動作をさせて土砂の掘削作業等を行うことができる。油圧ショベル1の稼働時にエンジン10の出力軸13から出力されたトルクは、弾性体軸継手20を介して油圧ポンプ16の回転軸35に伝達される。このとき、エンジン10の回転は、弾性体軸継手20のハブ32と油圧ポンプ16の回転軸35とのスプライン結合部を介して油圧ポンプ16に伝達される。
When the operator who rides on the cab 7 operates the operating lever for traveling, the vehicle can be moved forward or backward by the
ここで、油圧ショベル1の製造時には、ハブ32と回転軸35との取付作業が行われる。また、油圧ショベル1のメンテナンス時には、必要に応じて、ハブ32と回転軸35との取付、取外作業が行われる。一方、油圧ショベル1は、エンジン10と油圧ポンプ16との間の余裕空間が小さいため、ハブ32と回転軸35とのスプライン結合部の軸方向長さを確保し難い。このため、スプライン結合部で凝着が誘発される傾向となり、回転軸35とハブ32との取外に大きな力が必要になる可能性がある。また、安定したトルク伝達を行うためには、バックラッシを低減すべく、スプライン結合した状態での歯面間のクリアランス(隙間)を小さくすることが好ましい。しかし、単にクリアランスを小さくするだけでは、スプライン結合させるときに高精度の位相合わせおよび軸心合わせが必要になり、この作業に多大な労力と時間を要する可能性がある。
Here, when the
これに対して、実施の形態では、雌スプライン歯34は入口側端部34Aの歯厚T1が小さく、雄スプライン歯37は先端側端部37Aの歯厚T3が小さい。このため、図8および図9に示すように、雌スプライン部33に雄スプライン部36を挿入するときに、雄スプライン歯37の先端側端部37Aと雌スプライン歯34の入口側端部34Aは、互いに周方向に対向する各伝達歯面34C,37C(各非伝達歯面34D,37D)間の隙間(クリアランス)が大きくなる。これにより、ハブ32と回転軸35とを取付ける(スプライン結合させる)ときに、各スプライン歯34,37の位相合せの手間を低減することができ、取付の作業性を向上することができる。換言すれば、雌スプライン歯34の入口側端部34Aの歯厚T1は、嵌合先のとなる雄スプライン歯37の間(歯と歯の隙間)よりも小さいため、一般的なスプライン(平行スプライン)と比較して容易に嵌合させることができる。また、このとき、図9に示すように、雌スプライン歯34の雌側伝達歯面34Cと雄スプライン歯37の雄側伝達歯面37Cとを当接させ、伝達歯面34C,37Cを挿入時の案内面として用いることができる。
On the other hand, in the embodiment, the
また、雌スプライン歯34は軸方向に対して傾斜した雌側非伝達歯面34Dを有しており、雄スプライン歯37も軸方向に対して傾斜した雄側非伝達歯面37Dを有している。このため、雌スプライン部33から雄スプライン部36を抜出すときに、ハブ32と回転軸35とが軸方向に相対移動し始めれば(ハブ32が回転軸35に対して動き出せば)、周方向に対向する各非伝達歯面34D,37D(各伝達歯面34C,37C)間の隙間(クリアランス)が軸方向全体に亙って広がる。これにより、ハブ32と回転軸35とを取外すときに、各非伝達歯面34D,37D(各伝達歯面34C,37C)の引摺り(擦れ)による抵抗を低減することができ、取外の作業性を向上することができる。
Further, the
さらに、雌スプライン歯34は、ハブ32の軸方向に延びる雌側伝達歯面34Cを有しており、雄スプライン歯37も、回転軸35の軸方向に延びる雄側伝達歯面37Cを有している。即ち、互いに当接して回転力を伝達する雌側伝達歯面34Cおよび雄側伝達歯面37Cは、軸方向(中心軸線O1−O1,O2−O2に対して平行)に延びている。このため、例えば、雌側伝達歯面および雄側伝達歯面を軸方向(中心軸線)に対して傾斜させた構成と比較して、雌側伝達歯面34Cと雄側伝達歯面37Cとの当接面(接触面)に軸方向の荷重(アキシアル荷重)が発生することを抑制できる。これにより、回転軸35に軸方向の荷重が加わることを抑制することができ、例えば、回転軸35を回転可能に支持する転がり軸受(図示せず)の寿命の低下を抑制することができる。
Further, the
この結果、上部旋回体4の後方位置でエンジン10と油圧ポンプ16との間の狭所(レイアウトが制限される狭い空間)に配置されるスプライン接続装置31のハブ32と回転軸35との取付、取外の作業性を向上できる。
As a result, the
実施の形態によれば、雌側非伝達歯面34Dの傾斜角度αを0.3°以上2°以下とし、雄側非伝達歯面37Dの傾斜角度βを0.3°以上2°以下としている。このため、特に、スプライン部33,36の軸方向寸法が制限される(エンジン10と油圧ポンプ16との間の余裕空間が限られる)油圧ショベル1において、ハブ32と回転軸35との取付、取外作業性の向上と、各スプライン歯34,37の先端側の強度の確保とを両立することができる。即ち、傾斜角度α,βを0.3°以上に設定しているため、クリアランスを確保することができる。これにより、ハブ32と回転軸35との取付作業性(挿入容易性)、取外作業性(取外容易性)を向上させることができる。また、傾斜角度α,βの値を2°以下に設定しているため、雄側非伝達歯面37Dが隣の雄スプライン歯37の雄側伝達歯面37Cと干渉する(重なる)ことを回避できる。さらに、各スプライン歯34,37の最小歯厚部分(雌スプライン部33の入口側端部34Aおよび雄スプライン部36の先端側端部37A)の強度を確保できる。
According to the embodiment, the inclination angle α of the female
実施の形態によれば、傾斜角度αは、傾斜角度βと同じであり、雌スプライン歯34の最小歯厚Taは、雄スプライン歯37の最小歯厚Tbと同じである。さらに、ハブ32に回転軸35を挿入し、かつ、雄スプライン部36の先端側の端面36Aとハブ32の奥側の奥側面32Eとを同一平面上に配置したときに、雌スプライン歯34と雄スプライン歯37とのクリアランスが0になる。即ち、雄スプライン部36の先端側の端面36Aとハブ32の奥側の奥側面32Eとを同一平面上に配置したときに、雌側非伝達歯面34Dと雄側非伝達歯面37Dとが全面に亙って当接し、雌側伝達歯面34Cと雄側伝達歯面37Cとが全面に亙って当接する。これにより、各スプライン部33,36の軸方向のずれを抑制できる。また、各スプライン部33,36の軸方向の全体に亙って、「雄側伝達歯面37Cと雌側伝達歯面34C」および「雄側非伝達歯面37Dと雌側非伝達歯面34D」を当接(接触)させることができ、スプライン部33,36の面圧を低減できる。
According to the embodiment, the inclination angle α is the same as the inclination angle β, and the minimum tooth thickness Ta of the
実施の形態によれば、回転軸35の突出端部38に雄ねじ部38Aを設け、この雄ねじ部38Aにナット39を螺合させている。このため、ナット39の締め付けにより、ハブ32を軸方向に抑え付けることができ、ハブ32の抜け止め、および、バックラッシを低減できる。
According to the embodiment, the projecting
なお、実施の形態では、弾性体軸継手20のエンジン側ブロック21の数とポンプ側ブロック24の数とをそれぞれ4個とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、エンジン側ブロックの数とポンプ側ブロックとの数をそれぞれ3個、または、5個等、4個以外の複数としてもよいし、エンジン側ブロックとポンプ側ブロックとで数を異ならせてもよい。
In addition, in the embodiment, the case where the number of the engine-side blocks 21 and the number of the pump-side blocks 24 of the elastic
実施の形態では、油圧ポンプ16を1機のポンプ機構(図示せず)により構成した場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、油圧ポンプを、複数のポンプ機構により構成してもよい。この場合、複数のポンプ機構は、軸方向に直列に配置してもよいし、並列に配置してもよい。
In the embodiment, the case where the
実施の形態では、フライホイール14の側面に凹部14Bを設け、この凹部14B内に回転軸35の先端側(突出端部38)を挿入する構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、凹部を省略し、フライホイールの側面に回転軸の先端側(突出端部)を当接、または、近接対向(隙間を持って対向)させてもよい。
In the embodiment, the case where the
実施の形態では、回転軸35の突出端部38にハブ32の抜け止め用のナット39を螺合する構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、突出端部およびナットを省略し、フライホイールの側面とハブの奥側面との当接により、ハブを位置決めする構成としてもよい。
In the embodiment, the case where the
実施の形態では、雌スプライン部33(雌スプライン歯34)と雄スプライン部36(雄スプライン歯37)とが同じ軸方向長さを有する構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、雌スプライン部(雌スプライン歯)と雄スプライン部(雄スプライン歯)とで軸方向長さを異ならせてもよい。 In the embodiment, the case where the female spline portion 33 (female spline tooth 34) and the male spline portion 36 (male spline tooth 37) have the same axial length has been described as an example. However, not limited to this, for example, the female spline portion (female spline tooth) and the male spline portion (male spline tooth) may have different axial lengths.
実施の形態では、雌スプライン歯34の最小歯厚Taと雄スプライン歯37の最小歯厚Tbとが同じ構成の場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、雌スプライン部と雄スプライン部とで最小歯厚を異ならせてもよい。雌スプライン歯の最大歯厚と雄スプライン歯の最大歯厚についても同様である。
In the embodiment, the case where the minimum tooth thickness Ta of the
実施の形態では、ハブ32に回転軸35を挿入し、かつ、雄スプライン部36の先端側の端面36Aとハブ32の奥側の奥側面32Eとを同一平面上に配置したときに、雌スプライン歯34と雄スプライン歯37とのクリアランスが0になる構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、ハブに回転軸を挿入したときに、雄スプライン部の先端側の端面がハブの奥側の奥側面に達する前に、歯面間のクリアランスが0になる構成としてもよい。
In the embodiment, when the
実施の形態では、雌側非伝達歯面34Dを軸方向の全体に亙って同一傾斜角度で延びる傾斜面とし、雄側非伝達歯面37Dを軸方向の全体に亙って同一傾斜角度で延びる傾斜面とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば傾斜面の途中で角度を変えた構成としてもよい。また、非伝達歯面を、回転軸の軸方向に平行に延びた平行面と、この平行面に対して傾斜した傾斜面とを有する構成としてもよい。これら構成の場合、非伝達歯面は、雌スプライン部の入口側端部から奥側端部に向けて歯厚が大きくなるように、伝達歯面に対して傾斜していればよい。
In the embodiment, the female
実施の形態では、各伝達歯面34C,37Cに対する各非伝達歯面34D,37Dの傾斜角度α,βをそれぞれ0.3°以上2°以下に設定した場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、傾斜角度α,βは、スプライン部の軸方向寸法および歯厚等に応じて、例えば、0.3°以上5°以下、0.5°以上7°以下等、その設定範囲を変更することができる。この場合、傾斜角度α,βは、例えば、取付容易性、取外容易性、隣合うスプライン歯の干渉(重なり)の回避、スプライン歯の最小歯厚部分の強度の確保等の観点から必要な性能が得られるように設定することができる。
In the embodiment, the case where the inclination angles α and β of the non-transmission tooth surfaces 34D and 37D with respect to the
実施の形態では、油圧ショベル1の原動機(駆動源、動力源)としてエンジン10を用いる構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば原動機として電動モータ、発電モータ(アシスト発電モータ)等の電動機を用いてもよい。また、エンジンと電動機とを組み合わせたハイブリッド式の原動機を用いてもよい。
In the embodiment, the case where the
実施の形態では、スプライン接続装置31をクローラ式の油圧ショベル1に適用する場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、ホイール式の油圧ショベル、油圧クレーン等、各種の建設機械に適用してもよい。
In the embodiment, the case where the
1 油圧ショベル(建設機械)
2 下部走行体
4 上部旋回体
5 フロント装置(作業装置)
6 旋回フレーム
8 カウンタウエイト
10 エンジン(駆動源)
16 油圧ポンプ
31 スプライン接続装置
32 ハブ
32C 内周側
32E 奥測面(側面)
33 雌スプライン部
34 雌スプライン歯
34A 入口側端部
34B 奥測端部
34C 雌側伝達歯面
34D 雌側非伝達歯面
35 回転軸
36 雄スプライン部
36A 端面
37 雄スプライン歯
37A 先端側端部
37B 基端側端部
37C 雄側伝達歯面
37D 雄側非伝達歯面
38 突出端部
38A 雄ねじ部
39 ナット
O1−O1 中心軸線
O2−O2 中心軸線
α 傾斜角度
β 傾斜角度
T1 歯厚
T2 歯厚
T3 歯厚
T4 歯厚
Ta 最小歯厚
Tb 最小歯厚
1 Hydraulic excavator (construction machinery)
2 Lower traveling
6 Revolving
16
33
Claims (4)
前記上部旋回体は、支持構造体をなし前側に前記作業装置が取付けられる旋回フレームと、前記旋回フレームの後端部に取付けられ前記作業装置との重量バランスをとるカウンタウエイトと、前記カウンタウエイトの前側に位置して前記旋回フレームの後端側に設けられた駆動源と、前記駆動源により駆動され圧油を吐出する油圧ポンプと、前記駆動源と前記油圧ポンプとの間で回転力を伝達するスプライン接続装置と、を備え、
前記スプライン接続装置は、内周側に雌スプライン部を有し前記駆動源により一方向に回転する円筒状のハブと、外周側に前記雌スプライン部とスプライン結合される雄スプライン部を有し前記ハブの回転に基づいて回転する前記油圧ポンプの回転軸とを備えた建設機械において、
前記ハブの前記雌スプライン部を構成する雌スプライン歯は、前記油圧ポンプ側となる入口側端部の歯厚よりも奥側となる奥側端部の歯厚が大きく、
前記回転軸の前記雄スプライン部を構成する雄スプライン歯は、前記駆動源側となる先端側端部の歯厚よりも基端側となる基端側端部の歯厚が大きく、
前記雌スプライン歯は、前記ハブの中心軸線に対して平行に延び前記ハブの回転力を前記回転軸に伝達する雌側伝達歯面と、前記入口側端部と前記奥側端部との間で前記雌スプライン歯と前記雄スプライン歯とが当接する範囲に亙って前記入口側端部から前記奥側端部に向けて歯厚が大きくなるように前記雌側伝達歯面に対して傾斜して延びる雌側非伝達歯面とを有し、
前記雄スプライン歯は、前記回転軸の中心軸線に対して平行に延び前記雌スプライン歯の前記雌側伝達歯面に当接する雄側伝達歯面と、前記先端側端部と前記基端側端部との間で前記雌スプライン歯と前記雄スプライン歯とが当接する範囲に亙って前記先端側端部から前記基端側端部に向けて歯厚が大きくなるように前記雄側伝達歯面に対して傾斜して延びる雄側非伝達歯面とを有していることを特徴とする建設機械。 A self-propelled lower traveling body, an upper revolving body rotatably mounted on the lower traveling body, and a work device provided on the upper revolving body,
The upper revolving structure includes a revolving frame on which a working structure is mounted on the front side without a support structure, a counterweight mounted on a rear end of the revolving frame to balance the weight of the working device, and a counterweight of the counterweight. A drive source located on the front side and provided on the rear end side of the revolving frame, a hydraulic pump driven by the drive source to discharge pressure oil, and a rotational force transmitted between the drive source and the hydraulic pump. And a spline connection device for
The spline connection device has a cylindrical hub that has a female spline portion on the inner peripheral side and rotates in one direction by the drive source, and a male spline portion that is spline-coupled to the female spline portion on the outer peripheral side. In a construction machine including a rotating shaft of the hydraulic pump that rotates based on rotation of a hub,
The female spline teeth forming the female spline portion of the hub have a tooth thickness at the back end that is farther back than a tooth thickness at the inlet end that is the hydraulic pump side,
The male spline teeth forming the male spline portion of the rotary shaft have a tooth thickness at the base end side end portion that is closer to the base end side than a tooth thickness at the tip end side end portion that is the drive source side,
The female spline tooth extends between the central axis of the hub and extends between the female side transmission tooth surface for transmitting the rotational force of the hub to the rotation shaft, and the inlet side end portion and the back side end portion. Is inclined with respect to the female-side transmission tooth surface so that the tooth thickness increases from the inlet-side end toward the rear-side end over the range where the female spline tooth and the male spline tooth contact each other. And a female-side non-transmission tooth surface that extends
The male spline tooth extends parallel to the central axis of the rotating shaft, and is in contact with the female side transmission tooth surface of the female spline tooth. The male side transmission tooth surface, the tip end portion, and the base end side end. The male-side transmission teeth so that the tooth thickness increases from the tip-side end toward the base-side end over the range where the female spline tooth and the male spline tooth contact each other. A construction machine having a male non-transmission tooth surface extending obliquely with respect to a surface.
前記雌側伝達歯面に対する前記雌側非伝達歯面の傾斜角度は、0.3°以上2°以下であり、
前記雄側伝達歯面に対する前記雄側非伝達歯面の傾斜角度は、0.3°以上2°以下であることを特徴とする建設機械。 The construction machine according to claim 1,
The inclination angle of the female non-transmission tooth surface with respect to the female transmission tooth surface is 0.3° or more and 2° or less,
The construction machine, wherein an inclination angle of the male non-transmission tooth surface with respect to the male transmission tooth surface is 0.3° or more and 2° or less.
前記雌側伝達歯面に対する前記雌側非伝達歯面の傾斜角度は、前記雄側伝達歯面に対する前記雄側非伝達歯面の傾斜角度と同じであり、
前記雌スプライン歯の最小歯厚は、前記雄スプライン歯の最小歯厚と同じであり、
前記ハブに前記回転軸を挿入し、かつ、前記雄スプライン部の先端側の端面と前記ハブの奥側の側面とを同一平面上に配置したときに、前記雌スプライン歯と前記雄スプライン歯とのクリアランスが0になることを特徴とする建設機械。 The construction machine according to claim 1,
The inclination angle of the female non-transmission tooth surface with respect to the female transmission tooth surface is the same as the inclination angle of the male non-transmission tooth surface with respect to the male transmission tooth surface,
The minimum tooth thickness of the female spline teeth is the same as the minimum tooth thickness of the male spline teeth,
When the rotary shaft is inserted into the hub, and the end surface on the tip side of the male spline portion and the side surface on the back side of the hub are arranged on the same plane, the female spline teeth and the male spline teeth are Construction machine characterized by zero clearance.
前記回転軸の先端側には、前記ハブの奥側の側面よりも突出する突出端部が設けられており、
前記突出端部の外周側には、前記ハブの抜け止め用のナットが螺合する雄ねじ部が設けられていることを特徴とする建設機械。 The construction machine according to claim 1,
On the tip end side of the rotating shaft, a protruding end portion that is protruded from the inner side surface of the hub is provided,
A construction machine, characterized in that a male screw portion with which a nut for retaining the hub is screwed is provided on the outer peripheral side of the projecting end portion.
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