JP4972531B2 - 走行減速機および建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、走行減速機および建設機械に関し、特に、カバーが外部に面している走行減速機およびそれを用いた建設機械に関する。

油圧ショベルやブルドーザといった建設機械は、一般に、足回り装置として、履帯式走行装置（クローラー式トラクタ）を用いている。履帯式走行装置によって、建設機械は不整地（例えば、軟弱地や傾斜地）を走行することができる。履帯式走行装置は、動力伝達源と、トラックフレームと、駆動スプロケット（起動輪）と、アイドラスプロケット（誘導輪）と、履帯（クローラーベルト）とを有している。なお、履帯式走行装置は、建設機械の左右両側に一対配置されている（例えば、特許文献１を参照。）。

動力伝達源は、例えば、パワートレイン最終部に当たる走行減速機（ファイナルドライブ）である。トラックフレームは、建設機械の本体下部に建設機械の前後方向に延びるように設けられており、下向きの略コの字形状のハウジング構造である。駆動スプロケットは、トラックフレームの前後一方に配置され、走行減速機によって駆動される部材である。アイドラスプロケットは、トラックフレームの前後他方に回転自在に取付けられ、履帯によって駆動される。履帯は、ピンやブッシュによってエンドレス状に連結された複数のリンクと、リンクに取りつけられた複数のシュープレートから構成されている。履帯は、駆動スプロケットとアイドラスプロケットに巻かれて、トラックフレームの周囲に配置されている。履帯式走行装置は、さらに、トラックフレームの下部に回転自在に設けられた複数のトラックローラ（下転輪）を有している。トラックローラは、建設機械の重量を分散して履帯に伝えるともに、履帯の蛇行を防止する。

走行減速機のカバーは、円盤状の部材であり、ボルトによって回転側ハウジングに固定されている。特許文献１から明らかなように、カバーの外側表面は平坦な面を構成している。
特開２０００−２９１７８８号公報

建設機械が岩や瓦礫の多い場所を走行する際には、岩や硬くて鋭利な物体が走行減速機のカバーに衝突することがある。また、操作ミスによって油圧ショベルのバケットが走行減速機のカバーに当たることもある。物体がカバーに衝突する位置によっては、走行減速機の減速機構に不具合が生じる場合がある。例えば、カバーの外周側部分では内部の部材とカバーとの間に空間が確保されているため、カバーの外周側部分が局部的に変形したとしても、内部の部材の破損が生じにくい。一方、カバーの内周側部分には、キャリアやシャフトを支持するための支持部分が設けられており、支持部分はスラトワッシャを介してキャリアやシャフトに当接または近接している。そのため、カバーの内周側部分が局部的に変形すると、スラストワッシャやキャリアが破損して、その結果、損傷片が減速機構に噛み込んで他の部品に損傷を与えることがある。また、シャフトの支持部分が変形すると、シャフトの姿勢が変化して走行用モータに悪影響を与えてしまう。

以上より、一般には、車両の重量が大きくなるにつれて走行減速機のカバーの厚みを大きくすることで、物体の衝突による不具合を減らしていた。しかし、その場合はカバーの重量が増えるという問題があった。

本発明の課題は、カバーの重量をなるべく増やさずに、外部からの衝撃に対して減速機構を支持する部分を守ることができる走行減速機および建設機械を提供することにある。

第１の発明に係る走行減速機は、建設機械の走行減速機であって、減速機構と、減速機構の軸方向を覆うカバーとを備えている。カバーは、減速機構からの軸方向荷重を支持するための支持部分を有している。支持部分のカバー外側表面には、凹部が形成されている。凹部は、カバーの中心に配置された円状の第２凹部と第２凹部に同心に配置された環状の第１凹部を含んでいる。支持部分は複数形成されている。凹部は、支持部分に対応して複数形成されている。

この走行減速機では、支持部分の外側表面には凹部が形成されているため、走行中に例えば硬い物体がカバーの凹部周辺に衝突した場合でも、物体は凹部の周囲に当たりやすく、凹部そのものには当たりにくい。したがって、支持部分の変形が生じることが少なく、そのため、減速機構に不具合が生じにくい。なお、凹部は、カバー外側表面の平坦面に対して低くなっていても、高くなっていても、一致していても良い。

この走行減速機では、環状凹部によって、例えば、減速機構のキャリアからの軸方向荷重を支持する支持部分を外部から保護可能である。
この走行減速機では、各支持部分に対応して各凹部が形成されているため、各支持部分を確実に外部から保護可能である。

第２の発明に係る走行減速機は、第１の発明において、凹部は支持部分を全て覆いさらに外側まで広がっている。
この走行減速機では、凹部が支持部分を覆っているため、凹部以外の部分に物体が当たった場合に支持部分が変形することが少ない。

第３の発明に係る走行減速機では、第１または第２の発明において、凹部はカバーの外側表面の平坦面より凹んでいる。
この走行減速機では、局所的にでもカバーの肉を減らすことで凹部を形成しているため、カバーの軽量化を実現できる。

第４の発明に係る走行減速機では、第１〜３の発明のいずれかにおいて、カバーは、凹部以外の部分からさらに軸方向外側に突出する凸部を有している。
この走行減速機では、カバー部が凹部以外の部分からさらに軸方向外側に突出する凸部を有しているため、硬い物体が走行減速機のカバーに衝突する際に凸部に当たることで支持部分に当たりにくくなる。したがって、支持部分の変形が生じることが少ない。

第５の発明に係る走行減速機では、第４の発明において、凸部は、カバーにおいて最も外周側にある凹部よりもさらに外周側にある環状である。
この走行減速機では、カバーの外周部には減速機構を支持するための支持部分が設けられていないため、凸部に物体が衝突しても問題はない。

第６の発明に係る建設機械は、第１〜第５の発明に係る走行減速機を備えている。
この建設機械では、上記減速走行機を用いることで、同様の作用効果を得られる。

本発明に係る走行減速機および建設機械では、カバーの重量をあまり大きくしなくても、外部からの衝撃に対して減速機構を支持する部分を守ることができる。

図１を用いて、本発明の一実施形態としての履帯式走行装置を採用した油圧ショベル（建設機械）１を説明する。
１．油圧ショベル１全体の構成
本実施形態に係る油圧ショベル１は、図１に示すように、履帯式走行装置２と、旋回台３と、作業機４と、カウンタウェイト５と、エンジンルーム６と、機器室９と、キャブ１０とを備えている。

履帯式走行装置２は、進行方向左右両端部分に巻き掛けられた履帯Pを回転させることで、油圧ショベル１を前進、後進させるとともに、上面側に旋回台３を旋回可能な状態で搭載している。履帯式走行装置２は、動力伝達源としての走行減速機３９を有している（後述）。なお、履帯式走行装置２は、は、油圧ショベル１の左右両側に一対配置されている。
旋回台３は、履帯式走行装置２上において、任意の方向に旋回可能であって、上面に作業機４と、カウンタウェイト５と、エンジンルーム６と、キャブ１０とを搭載している。

作業機４は、ブーム１１と、ブーム１１の先端に取り付けられたアーム１２と、アーム１２の先端に取り付けられたバケット１３とを含むように構成されている。そして、作業機４は、図示しない油圧回路に含まれる各油圧シリンダ１１ａ，１２ａ，１３ａ等によって、ブーム１１やアーム１２、バケット１３等を上下に移動させながら、土砂や砂礫等の掘削を行う土木工事の現場において作業を行う。
カウンタウェイト５は、例えば、鋼板を組み立てて形成した箱の中に屑鉄やコンクリート等を入れて固めたものであって、採掘時等において車体のバランスをとるために旋回台３上におけるエンジンルーム６の後方に設けられている。

エンジンルーム６は、カウンタウェイト５に隣接するように、メインフレーム上における旋回台３の後端部に配置されている。エンジンルーム６は、外装フレームによって外郭部分が形成され、内部にエンジン等の収納空間を形成している。そして、エンジンルーム６は、履帯式走行装置２や作業機４を駆動するための動力源であるエンジン等を内部の収納空間に収納している。さらに、エンジンルーム６は、上面にメンテナンス用の開口部を有しており、メンテナンス時以外はこの開口を、ヒンジを介して開閉可能なエンジンフード２６によって覆っている。

機器室９は、作業機４の後方に配置されており、図示しない燃料タンク、作動油タンクおよび操作弁等を収容する。
キャブ１０は、油圧ショベル１のオペレータが乗降する運転室であって、作業機４の先端部を見通せるように、旋回台３上における作業機４の側方となる左側前部に配置されている。

２．走行減速機の構成
（１）基本構成
本発明の一実施形態に係る走行減速機３９を図２に示す。この走行減速機３９は、油圧により駆動される走行用モータ３１の駆動力によってスプロケット４２を回転させ、これにより履帯Ｐを駆動する。走行減速機３９は、固定側ハウジング３２と、回転側ハウジング３３と、遊星歯車式減速機構３４とを備える。

（２）固定側ハウジング
固定側ハウジング３２は、走行用モータ３１を収容しており、履帯式走行装置２に対して固定的に取り付けられる。なお、図２においては、走行用モータ３１および固定側ハウジングは二点差線で外形のみを描いている。

（３）回転側ハウジング
回転側ハウジング３３は、固定側ハウジング３２の先端部を覆っており、固定側ハウジング３２に対して回転可能に設けられている。回転側ハウジング３３は、遊星歯車式減速機構３４を内部に収納している。回転側ハウジング３３は、ハブ４１と、スプロケット４２と、リングギヤ４３と、カバー４４とを有している。

ハブ４１は、一対の軸受３６，３７を介して固定側ハウジング３２に回転可能に取り付けられている。ハブ４１の外周面には、スプロケット４２が取り付けられるフランジ部４１ａが設けられている。

スプロケット４２は、ハブ４１のフランジ部４１ａにボルト３８によって固定されており、履帯Ｐが巻回される部分である。
リングギヤ４３は、ハブ４１の先端側に設けられており、ハブ４１に対して回転不能に固定されている。リングギヤ４３の内周面には、ギヤ部４３ａ，４３ｂが形成されており、リングギヤ４３は、遊星歯車式減速機構３４を介して走行用モータ３１からの回転を伝達される（後述）。
カバー４４は、リングギヤ４３の先端側に設けられており、回転側ハウジング３３の内部空間の先端側を閉じている。カバー４４の特徴については後述する。

（３）遊星歯車式減速機構
遊星歯車式減速機構３４は、回転側ハウジング３３内に設けられ、走行用モータ３１から出力された回転を減速して回転側ハウジング３３に伝達する機構である。遊星歯車式減速機構３４は、第１減速部５１と、第２減速部５２とを有する。

第１減速部５１は、第１サンギヤ５３と、複数の第１プラネタリギヤ５４と、第１キャリア５５とを有する。
第１サンギヤ５３は、走行用モータ３１の出力軸に連結されており、回転側ハウジング３３に対して回転可能に支持されている（後述）。第１サンギヤ５３は、軸部５３ａと、その先端外周面に形成されたギヤ部５３ｂを有している。

複数の第１プラネタリギヤ５４は、第１サンギヤ５３の周囲に配置されており、第１サンギヤ５３の径方向外側において第１サンギヤ５３と同心の円周上に配置されている。第１プラネタリギヤ５４は、第１キャリア５５に回転不能に支持された軸部５４ａと、軸部５４ａに回転可能に支持されたギヤ部５４ｂとを有している。第１プラネタリギヤ５４のギヤ部５４ｂは、第１サンギヤ５３のギヤ部５３ｂおよびリングギヤ４３のギヤ部４３ａと噛み合っている。

第１キャリア５５には、後述する第２サンギヤ５７の先端が挿入される孔が形成されており、孔の内周面には、第２サンギヤ５７のギヤ部５７ａと噛み合うギヤ部５５ａが形成されている。

第２減速部５２は、第２サンギヤ５７と、複数の第２プラネタリギヤ５８と、第２キャリア５９とを有する。
第２サンギヤ５７は、第１サンギヤ５３と同心に配置されており、第１サンギヤ５３に対して回転可能に設けられている。第２サンギヤ５７の中心には、軸方向に貫通する孔５７ｂが形成されており、第１サンギヤ５３の軸部５３ａがこの孔５７ｂに挿入されている。

第２プラネタリギヤ５８は、第２サンギヤ５７の周囲に配置されており、第２サンギヤ５７の径方向外側において第２サンギヤ５７と同心の円周上に配置されている。第２プラネタリギヤ５８は、第２キャリア５９に回転不能に支持される軸部５８ａと、軸部５８ａに回転可能に支持されたギヤ部５８ｂとを有している。第２プラネタリギヤ５８のギヤ部５８ｂは、第２サンギヤ５７のギヤ部５７ａおよびリングギヤ４３のギヤ部４３ｂと噛み合っている。

第２キャリア５９は、上述したように、複数の第２プラネタリギヤ５８の軸部５８ａを支持しており、さらに固定側ハウジング３２の先端部にスプライン結合されている。
この遊星歯車式減速機構３４では、走行用モータ３１が回転すると、第１減速部５１において、第１サンギヤ５３が回転し、第１サンギヤ５３とリングギヤ４３との間で第１プラネタリギヤ５４が自転しながら公転する。これにより、第１キャリア５５が第１サンギヤ５３の回りを回転する。

次に、第２減速部５２では、第１キャリア５５と噛合する第２サンギヤ５７が回転し、この第２サンギヤ５７と噛合する第２プラネタリギヤ５８も回転する。しかし、第２キャリア５９が固定側ハウジング３２と回転しないため、第２プラネタリギヤ５８は、第２キャリア５９に嵌合された定位置の軸部５８ａを中心に回転する。これにより、リングギヤ４３すなわち回転側ハウジング３３が回転する。

３．カバーの構造
カバー４４は、減速機構３４の軸方向片側を覆うための部材である。カバー４４は、例えば、円盤状の鋳物製であり、外周部がボルト３５によってリングギヤ４３に固定されている。なお、以下の説明において、「軸方向外側」とはカバー４４から見て図左側の外部環境に向いた側であり、「軸方向内側」とはカバー４４から見て図右側の減速機構３４に向いた側である。
カバー４４は、外側を向いた平坦面４４ａを有している。一例として、カバー４４の厚みｔは１２〜２５ｍｍである。

図３に示すように、カバー４４は、減速機構３４の部品からの軸方向荷重を支持するための支持部分が形成されており、支持部分は第１支持部分１５と第２支持部分１６とを有している。
第１支持部分１５は、第１キャリア５５の軸方向荷重を支持するための部分である。第１支持部分１５は、内側に突出する環状突起である。第１キャリア５５の内周部のカバー対向面には図右側に凹んだ着座部５５ｃが形成され、着座部５５ｃには環状の第１スラストワッシャ２２が配置されている。第１支持部分１５は第１スラストワッシャ２２に当接または近接しており、第１キャリア５５を回転自在に支持する。その結果、第１支持部分１５は、第１スラストワッシャ２２を介して、第１キャリア５５の軸方向荷重を支持する。なお、「近接」とは、例えば、１ｍｍ程度の隙間を有している場合をいう（以下、同じ）。

第２支持部分１６は、第１サンギヤ５３の軸方向荷重を支持するための部分である。第２支持部分１６は、カバー４４の中心に形成され、内側に延びて第１サンギヤ５３の先端面に対向する円形突起である。第２支持部分１６の先端１６ａには、図左側に凹んだ着座部１６ｂが形成され、着座部１６ｂ内には円板状の第２スラストワッシャ２３が配置されている。第２スラストワッシャ２３は、第１サンギヤ５３の先端面に対して軸方向に当接または近接しており、第１サンギヤ５３を回転自在に支持する。その結果、第２支持部分１６は、第２スラストワッシャ２３を介して、第１サンギヤ５３の軸方向荷重を支持する。

第１支持部分１５の外側表面には、周囲（平坦面４４ａ）より凹んだ第１凹部１９が形成されている。図３、図４および図６に示すように、第１凹部１９は、カバー４４の表面に形成された環状の凹みであり、第１支持部分１５に対応して形成されているが、第１支持部分１５より外側まで広がっている。具体的には、図４に示すように、第１凹部１９の半径方向の中心と第１支持部分１５の先端部１５ａの半径方向の中心が一致又は近接しており、さらに、第１凹部１９半径方向幅が第１支持部分１５の先端部１５ａの半径方向幅より大きい。第１凹部１９の幅は第１支持部分１５の幅より、少なくともわずかに大きい必要があり、必要に応じて１．５倍〜２倍まで広げても良い。

第２支持部分１６の外側表面には、周囲（平坦面４４ａ）より凹んだ第２凹部２０が形成されている。図３、図５および図６に示すように、第２凹部２０は、カバー４４の表面に形成された凹みであり、第２支持部分１６に対応して形成されているが、第２支持部分１６より外側まで広がっている。具体的には、図５に示すように、第２凹部２０の中心と第２支持部分１６の先端部１６ａの中心が一致又は近接しており、さらに、第２凹部２０の径が第２支持部分１６の先端部１６ａの径より大きい。第２凹部２０の径は第２支持部分１６の径より、少なくともわずかに大きい必要があり、必要に応じて１．５倍〜２倍まで広げても良い。

第１凹部１９および第２凹部２０の深さｄは２〜３ｍｍであり、カバーの厚みｔに対してｔ／４〜ｔ／８の範囲にある。なお、図において第１凹部１９と第２凹部２０の形状はなだらかに変化するように描かれているが、凹部は底面とそこから平坦面４４ａに対して直角に延びる周面とから形成されていても良い。

この走行減速機３９では、第１および第２支持部分１５、１６の外側表面には周囲より凹んだ第１および第２凹部１９，２０が形成されているため、走行中に例えば硬い物体が第１または第２凹部１９，２０周辺に衝突した場合でも、図３に示すように、物体は第１または第２凹部１９，２０の周囲に当たりやすく、第１または第２凹部１９，２０には当たりにくい。したがって、第１または第２支持部分１５，１６の変形が生じることが少ない。したがって、第１スラストワッシャ２２や第１キャリア５５が破損しにくいし、また、走行用モータ３１に悪影響が生じにくい。

また、支持部分（１５，１６）は複数形成されており、凹部（１９，２０）は支持部分（１５，１６）に対応して複数形成されている。このため、各支持部分（１５，１６）を確実に外部から保護可能である。

さらに、凹部（１９，２０）は支持部分（１５，１６）に対応して形成されているが、支持部分（１５，１６）を全て覆いさらに外側まで広がっている。このため、凹部（１９，２０）以外の部分に物体が当たった場合に支持部分（１５，１６）が変形することが少ない。
さらに、凹部（１９，２０）はカバー４４の外側表面の平坦面４４ａより凹んでいる。このようにカバー４４を局所的にでも薄肉化することで凹部（１９，２０）を形成しているため、カバー４４の軽量化を実現できる。

４．第２実施例
図７に示す第２実施例では、カバー４４は、前記実施例の構造に加えて、さらに、環状の凸部２４を有している。凸部２４は、凹部１９，２０以外の平坦な部分（平坦面４４ａ）からさらに軸方向外側に突出している。凸部２４は、カバー４４の外周部に設けられている。つまり、凸部２４は、最も外周側にある凹部１９よりさらに外周側に配置されている。

この走行減速機では、カバー４４が凹部１９，２０以外の部分（平坦面４４ａ）からさらに外側に突出する凸部２４を有しているため、硬い物体が走行減速機３９のカバー４４に衝突する際に凸部２４に当たることで凹部１９，２０すなわち支持部分１５，１６に当たりにくくなる。したがって、支持部分１５，１６の変形が生じることが少ない。
また、この走行減速機３９では、カバー４４の外周部には減速機構３４を支持するための支持部分が設けられていないため、凸部２４に物体が衝突しても問題はない。

５．他の実施形態
本発明はかかる上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。

（１）第１変形例
図８に示すように、第１支持部分１５に対応する部分１９’の半径方向両側に環状の凸部２８を設けることで、第１支持部分１５に対応する部分１９’を凹部としても良い。この場合、第１支持部分１５に対応する部分１９’の底面は、カバー４４の外側表面の平坦面４４ａと同じ高さになっている。この構造は、第２支持部分および第２凹部にも適用できる。

（２）第２変形例
図９に示すように、第１支持部分１５に対応する部分１９’’を第１実施例のように平坦面４４ａに対して凹ませた上に、さらに平坦面４４ａから突出する凸部２８’を周囲に設けることで、第１支持部分１５に対応する部分１９’’を凹部としても良い。この構造は、第２支持部分および第２凹部にも適用できる。

（３）他の変形例
減速機構の構造は前記実施形態に限定されない。
第１実施例では第１凹部および第２凹部の両方が設けられたカバーが示されているが、いずれか一方のみが設けられたカバーでも良い。

凹部の底面は、カバー外側平坦面と一致していても良いし、低くても良いし、高くなっていても良い。
カバーにおいてシャフトやキャリアを支持する部分に用いられる部材はスラストワッシャに限定されない。例えば、シャフトを支持する部材として球をカバーの凹部に配置しても良い。

環状の凹部とは、連続した凹部のみならず、部分的に切断されたもの（複数の弧状の凹部からなるもの）であっても良い。

本発明に係るカバーの重量をあまり大きくしなくても、外部からの衝撃に対して減速機構を支持する部分を守ることができるため、各種建設機械に適用可能である。

本発明の実施例が採用された油圧ショベルの斜視図。 本発明の第１実施例としての走行減速機の部分断面図（一部省略）。 図２の部分拡大図であり、カバーの断面形状を説明する図。 図３の部分拡大図であり、第１支持部分および第１凹部を説明するための図。 図３の部分拡大図であり、第２支持部分および第２凹部を説明するための図。 図３のＶＩ矢視図であり、カバーの表面を説明する図。 本発明の第２実施形態としての走行減速機の部部分断面図。 支持部分及び凹部の形状の第１変形例を示す部分断面図。 支持部分及び凹部の形状の第２変形例を示す部分断面図。

１ 油圧ショベル
１５ 第１支持部分
１６ 第２支持部分
１９ 第１凹部
２０ 第２凹部
２２ 第１スラストワッシャ
２３ 第２スラストワッシャ
２４ 凸部
３９ 走行減速機
４４ カバー
４４ａ 平坦面
５３ 第１サンギヤ
５４ 第１プラネタリギヤ
５５ 第１キャリア

Claims (6)

1. 建設機械の走行減速機であって、
   減速機構と、
   前記減速機構の軸方向を覆うカバーと、を備え、
   前記カバーは、前記減速機構からの軸方向荷重を支持するための支持部分を有しており、
   前記支持部分のカバー外側表面には、凹部が形成されており、
   前記凹部は、前記カバーの中心に配置された円状の第２凹部と前記第２凹部に同心に配置された環状の第１凹部を含んでおり、
   前記支持部分は複数形成されており、
   前記凹部は前記支持部分に対応して複数形成されている、
   走行減速機。
2. 前記凹部は前記支持部分を全て覆いさらに外側まで広がっている、
   請求項１に記載の走行減速機。
3. 前記凹部は前記カバーの外側表面の平坦面より凹んでいる、
   請求項１または２に記載の走行減速機。
4. 前記カバーは、前記凹部以外の部分からさらに軸方向外側に突出する凸部を有している、
   請求項１〜３のいずれかに記載の走行減速機。
5. 前記凸部は、前記カバーにおいて最も外周側にある凹部よりもさらに外周側にある環状である、
   請求項４に記載の走行減速機。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の走行減速機を備えた建設機械。

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