JP6038510B2

JP6038510B2 - 減速機付き油圧モータおよび減速機付き油圧モータの製造方法

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Publication number: JP6038510B2
Application number: JP2012148257A
Authority: JP
Inventors: 輝彦佐竹
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2012-07-02
Filing date: 2012-07-02
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2032-07-02
Also published as: JP2014009651A

Description

本発明は、減速機付きの油圧モータに関する。

減速機構を構成するキャリアを油圧モータの固定ケースに連結する技術としては、例えば特許文献１、２に記載されたものがある。特許文献１に記載された減速機付き油圧モータは、油圧モータ１のハウジング１２（固定ケース）と減速機２のホルダ２３（キャリア）との合わせ面に複数のボルト穴を形成し、当該複数のボルト穴に減速機２側からボルト５を締結することにより、ホルダ２３をハウジング１２に連結するものである。

また、特許文献２に記載された減速機付き油圧モータは、キャリア３３の鍔部の内周面をモータケーシング３（固定ケース）の外周面に形成された軸スプライン３Ｄに噛合させることにより、キャリア３３をモータケーシング３に連結するものである。

特開平９−２５７１０７号公報特許第４５３２２５０号公報

特許文献１に記載されたモータ付き減速機においては、ハウジング１２とホルダ２３との合わせ面にてハウジング１２とホルダ２３とを連結しているため、以下の問題が生じるおそれがある。

まず、合わせ面の面積は、ハウジング１２やホルダ２３の大きさや形状によって定まるものであり、限りがあるため、連結用のボルト５を多く設けることができない。合わせ面にボルト穴を形成する場合、強度低下や縁部の欠け等防止の観点からハウジング１２やホルダ２３の外周よりも十分内側にボルト穴を形成する必要があり、周方向に沿って十分な数のボルト５を配設できない。

また、ボルト５にかかる力は、ハウジング１２やホルダ２３の中心に近いほど大きくなる。そのため、できるだけ中心からの距離をとってボルト５を配置することが好ましい。

特許文献２に記載されたモータ付き減速機においては、軸スプライン３Ｄによりキャリア３３をモータケーシング３の外周面に連結しているので上記のような問題が生じることはない。しかしながら、スプライン結合の場合、スプラインを形成するための加工に時間がかかる。また、スプライン形成用の専用加工機が必要となる。すなわち、スプライン結合を採用した場合、製造単価が高くなるという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、連結力を十分に確保でき、且つ加工性にも優れた、油圧モータの固定ケースと減速機構のキャリアとの連結構造を備える減速機付きモータを提供することである。

本発明の減速機付き油圧モータは、内部に油圧モータ機構が配置され、固定ピンの周面が当接するケース側溝が外周面に形成される固定ケースと、前記固定ケースに回転自在に支持される回転ケースと、前記回転ケースの内部に配置されるとともに前記油圧モータ機構の出力軸に連結される減速機構と、を備える。前記減速機構は、前記出力軸に連結される太陽歯車と、前記太陽歯車から前記油圧モータ機構の出力が伝達される出力歯車と、前記固定ピンの周面が当接するキャリア側溝が鍔部の内周面に形成される、前記出力歯車を回転自在に保持するキャリアと、を有する。前記固定ケースと前記キャリアとが重ね合わせられた状態で、前記固定ケースの一部にまで到達する孔が前記固定ケースとは反対側から前記キャリアにあけられることにより、前記ケース側溝と前記キャリア側溝とが同時加工で形成される。そして、前記ケース側溝と前記キャリア側溝とで形成された空間に前記固定ピンが挿入されることにより、前記キャリアが前記固定ケースに連結される。

本発明によれば、固定ケースの外周面に固定ピンが配置されるので、固定ケースとキャリアとの合わせ面に固定ピンを設ける場合に比べて、固定ピンを多く設けることができる。また、ケース側溝とキャリア側溝とが同時加工で形成されるので、固定ピンが挿入されるケース側溝とキャリア側溝との芯ズレを抑制できる。これらにより、固定ケースとキャリアとの連結力を十分に確保できる。また、ケース側溝およびキャリア側溝を形成するためのキャリアの孔あけ加工は、一般的な加工機械で可能である。すなわち、本発明における固定ケースとキャリアとの連結構造は、その製作における加工性にも優れている。

本発明の一実施形態に係る減速機付き油圧モータを示す断面図である。図１のＡ−Ａ断面を示す概略図である。図１に示すキャリアの単品図である。図１に示す固定ケースとキャリアとを同時加工するときの状態、および固定ケースとキャリアとが連結した状態を示す断面図である。図４のＡ部拡大図である。固定ケースとキャリアとを同時加工するときの他の形態を示す断面図である。図６のＡ部拡大図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。図１〜５は、減速機付き油圧モータ１を説明するための図である。

（減速機付き油圧モータ）
減速機付き油圧モータ１は、図１に示すように、油圧モータ２と、減速機３（遊星減速機）とを有している。この減速機付き油圧モータ１は、例えば油圧ショベルなどの建設車両における走行装置などに用いられるものである。なお、建設車両用の用途に限定されるものではない。

（油圧モータ）
油圧モータ２は、油圧モータ機構５と、油圧モータ機構５を内部に収容する固定ケース４とを有している。

固定ケース４は、有底円筒状のケーシングであり、底部１１の中央部分には油圧モータ機構５の出力軸１３を挿通するための孔１２が設けられている。

油圧モータ機構５は、上述した出力軸１３を有するモータ部分であり、固定ケース４の内部に配置されている。そして、この出力軸１３により油圧モータ機構５の出力が減速機３に伝達されるようになっている。なお、油圧モータ機構５としては、公知のものを用いることができ、本願においてはその説明を割愛している。

（減速機）
減速機３は、減速機構７（遊星減速機構）と、減速機構７を内部に収容する回転ケース６とを有している。

回転ケース６は、中空円筒状のケーシングであり、その一方の開口部側から固定ケース４の底部１１側が挿入されている。また、他方の開口部は、蓋２１によって閉じられている。この回転ケース６は、固定ケース４の外周と回転ケース６の内周との間に配置された軸受２２ａ・２２ｂを介して固定ケース４に回転自在に支持されている。

減速機構７は、回転ケース６の内部に配置されるとともに、油圧モータ機構５の出力軸１３に連結されており、第１太陽歯車２４（太陽歯車）、第１遊星歯車２５、第１キャリア２６、第２太陽歯車２７、第２遊星歯車２８（出力歯車）、第２キャリア２９（キャリア）、および内歯３０を有している。減速機構７は、油圧モータ機構５の出力を回転速度を減速しながら伝達し、最終的に回転ケース６を回転駆動することで、当該回転ケース６のフランジ部３１に取り付けられたスプロケット（不図示）を介して非駆動部（不図示）を駆動する。

第１太陽歯車２４は、油圧モータ機構５の出力軸１３の端部に連結されており、出力軸１３と共に回転するようになっている。

第１遊星歯車２５は、第１太陽歯車２４の周囲に複数個配置されており、各々第１太陽歯車２４と噛合している。これらの第１遊星歯車２５は、第１キャリア２６に対して回転自在に保持されている。これにより、各第１遊星歯車２５は、自転しながら第１太陽歯車２４の周囲を公転するようになっている。また、各第１遊星歯車２５は、回転ケース６の内周に形成された内歯３０にも噛合するよう配置されている。

第１キャリア２６は、第１遊星歯車２５を回転自在に保持する部材であり、第２太陽歯車２７とスプライン結合されている。第２太陽歯車２７は、出力軸１３が内挿される円筒部材であり、第１キャリア２６の他、複数個の第２遊星歯車２８とも噛合している。

第２遊星歯車２８（出力歯車）は、第１太陽歯車２４から第１遊星歯車２５、第１キャリア２６、および第２太陽歯車２７を介して伝達された油圧モータ機構５の出力を、内歯３０を介して回転ケース６に伝達する歯車である。

この第２遊星歯車２８は、第２キャリア２９に対して回転自在に保持されている。また、第２遊星歯車２８は、内歯３０にも噛合するよう配置されている。

第２キャリア２９は、第２遊星歯車２８を回転自在に保持する部材である。第２キャリア２９は、詳細は後述するが、油圧モータ２の固定ケース４に、第２キャリア２９が固定ケース４に対して固定ケース４の少なくとも周方向に変位しないように連結されている。固定ケース４とは反対側の第２キャリア２９の端面２９ａ（図３参照）には、第２遊星歯車２８を回転自在に保持する複数の柱部５３が形成されている。なお、図３に示した第２キャリア２９の単品図は、図１に示す矢印Ｂの方向で図１中の第２キャリア２９をみたときの図である。

（減速機構部の各歯車の動き）
上記のように構成された減速機３の作動について記載しておく。固定ケース４の内部に配置された油圧モータ機構５が回転すると、その出力軸１３に結合された第１太陽歯車２４が回転して、この第１太陽歯車２４に噛合している各第１遊星歯車２５が内歯３０と噛合しながら、第１太陽歯車２４の周りで公転運動を行う。この第１遊星歯車２５の公転運動に伴って第１キャリア２６が回転し、第１キャリア２６とスプライン結合された第２太陽歯車２７が回転する。この第２太陽歯車２７が回転することで、第２キャリア２９に回転自在に保持された各第２遊星歯車２８が回転（自転）し、これにより、第２遊星歯車２８と内歯３０との噛合を介して、回転ケース６が回転駆動される。

（固定ケースとキャリアとの連結）
固定ケース４と第２キャリア２９との連結について詳しく説明する。

固定ケース４と第２キャリア２９とは、第２キャリア２９の鍔部４１の内周面４２に複数形成されたキャリア側溝４３と、固定ケース４の底部１１の外周面４４に複数形成されたケース側溝４５とで形成された空間に挿入された円柱形状の固定ピン５１によって連結されている。なお、第２キャリア２９の鍔部４１は、図１に示すように、第２キャリア２９の外周部から出力軸１３の軸方向、かつ油圧モータ機構５側に延在する環状の鍔である。

<キャリア側溝およびケース側溝の形成>
図４、５を参照しつつ、キャリア側溝４３およびケース側溝４５の形成方法についてまず説明する。図４のうちの右側の図（Ｆ４ａ）は、固定ケース４および第２キャリア２９の加工状態を示す断面図であり、図４のうちの左側の図（Ｆ４ｂ）は、その後、固定ケース４と第２キャリア２９とが固定ピン５１で連結された状態を示す断面図である。図５は、図４のＡ部拡大図である。

第２キャリア２９の内側部分には、重ね合わせられた固定ケース４の側に突出する環状の凸部６１が設けられている。また、固定ケース４の底部１１における内側部分（孔１２部分）の端には、凸部６１と当接する環状の凹部６２が設けられている。凸部６１と凹部６２とで、第２キャリア２９の軸心と固定ケース４の軸心とを合わせるための軸心調整機構を形成する。

固定ケース４に設けられた凹部６２は円錐形状とされている。そのテーパ面６２ａは、固定ケース４の軸心方向に対してα度の角度で傾斜している。αの値は、例えば３０以上９０未満である。本実施形態では３０度のテーパ面となっている。なお、１０≦α＜９０であってもよいし、さらには、０＜α＜９０であってもよい。

第２キャリア２９に設けられた凸部６１の外周面もテーパ面６１ａとされている。第２キャリア２９の軸心方向に対してのテーパ面６１ａの傾斜角度は、固定ケース４の凹部６２のテーパ面６２ａの傾斜角度（α度）と同じとされる。

ここで、図４のうちの右側の図に示したように、固定ケース４の底部１１に第２キャリア２９を重ね合わせたときに、固定ケース４の凹部６２と第２キャリア２９の凸部６１とのみで、固定ケース４と第２キャリア２９とが接触するように、凸部６１（第２キャリア２９）および凹部６２（固定ケース４）は形成される。すなわち、固定ケース４の底部１１に第２キャリア２９を重ね合わせたとき、固定ケース４の軸心方向においては、固定ケース４と第２キャリア２９との間には例えば隙間Ｓがあく。また、固定ケース４の軸心方向に直交する方向においては、固定ケース４の底部１１の外周面４４と第２キャリア２９の鍔部４１の内周面４２との間にも隙間があく。なお、凹部６２のテーパ面６２ａと凸部６１のテーパ面６１ａとは同じ傾斜角度であるため、テーパ面６２ａとテーパ面６１ａとの間には隙間があかず、凹部６２と凸部６１とは面接触する。

凹部６２と凸部６１と（軸心調整機構）により、固定ケース４の底部１１の上に第２キャリア２９を重ね合わせたとき、第２キャリア２９の軸心と固定ケース４の軸心とは一致（合致）する。

このようにして固定ケース４と第２キャリア２９とを軸心同一で重ね合わせ、例えばねじ棒６３およびナット６４により固定ケース４と第２キャリア２９とを固定する。この状態で、固定ケース４の一部にまで到達する複数の孔５２を固定ケース４とは反対側から第２キャリア２９に対して垂直にあける。図３に示したように、本実施形態では、孔５２は第２キャリア２９の柱部５３の間にあけられている（本実施形態では、計１５個の孔５２があけられている）。

この孔５２をあけることにより、キャリア側溝４３とケース側溝４５とが同時に形成される。すなわち、孔５２の直径と、キャリア側溝４３およびケース側溝４５で形成される孔の直径とは当然等しい。

<固定ケースとキャリアの組み付け>
第２キャリア２９を固定ケース４に組み付けるにあたっては、まず、固定ケース４の底部１１の外周に設けられた環状の溝３３に、所定の厚みのロックワッシャー３２を取り付ける。そして、固定ケース４の底部１１に第２キャリア２９を重ね合わせ、ケース側溝４５とキャリア側溝４３とで形成された空間に固定ピン５１を挿入して、固定ケース４と第２キャリア２９とを連結する。固定ピン５１の挿入は、圧入であってもよいし緩挿であってもよい。これにより、第２キャリア２９は固定ケース４に対して固定ケース４の少なくとも周方向に変位しないように連結される。

（作用・効果）
本発明によれば、固定ケースの外周面に固定ピンが配置されるので、特許文献１に記載の減速機付き油圧モータよりも固定ピンを多く設けることができる。また、ケース側溝とキャリア側溝とが同時加工で形成されるので、固定ピンが挿入されるケース側溝とキャリア側溝との芯ズレを抑制できる。これにより、複数の固定ピンに作用する力のばらつきは極小に抑えられる。その結果、特定の固定ピンに大きな力が作用して摩耗することでその耐久性が低下することを極小に抑えられる。これらにより、固定ケースとキャリアとの連結力を十分に確保できる。

また、ケース側溝およびキャリア側溝を形成するためのキャリアの孔あけ加工は、一般的な加工機械で可能である。すなわち、本発明における固定ケースとキャリアとの連結構造は、その製作における加工性にも優れている。

本実施形態では、ケース側溝とキャリア側溝とを形成するための孔をキャリアの柱部の間にあけている。この部分は薄肉部であるため加工が容易である。すなわち、加工性をされに向上させることができている。

また、本実施形態では、キャリアの軸心と固定ケースの軸心とを合わせた状態で前記孔をあける。これにより、固定ピンを用いて固定ケースにキャリアを連結した状態において、キャリアの軸心と固定ケースの軸心とは一致する。これにより、減速機内部の歯車などの構成部品が回転動作した際に歯車の噛合いが均一にならないことを防止でき、製品寿命がばらつくことを抑制できる。

また、キャリアの軸心と固定ケースの軸心とを合わせる軸心調整機構が設けられているので、容易に軸心合わせを行うことができる。

本実施形態では、キャリアの内側部分に形成された環状の凸部および固定ケースの内側部分に形成された円錐形状の凹部というように、キャリアおよび固定ケースの一部分に軸心調整機構を形成したことから、軸心調整（軸心合わせ）用の部品を別途、必要としない。その分、製造コストを抑えることができるとともに、軸心合わせをより容易に行うことができる。

また、本実施形態では、固定ケースの底部の外周にロックワッシャーを取り付けて、連結状態において、キャリアに形成された環状の凸部と固定ケースに形成された円錐形状の凹部とが接触しないようにされている。これにより、これら凸部・凹部が摩耗することがないので、分解・組立を繰り返し行っても、軸心合わせのための凸部・凹部の形状を微修正などする必要はない。

（変形例）
固定ピン５１は必ずしも円柱形状である必要はない。同様に、固定ピン５１の周面が当接するケース側溝４５およびキャリア側溝４３の内周面は必ずしも円弧（略半円）である必要はない。例えば、楕円柱形状、四角柱形状などの固定ピン５１であってもよい。この場合、ケース側溝４５およびキャリア側溝４３も固定ピン５１に面接触する形状とするため、これらの溝を同時形成するための孔５２の形状は、真円ではなく、楕円、四角形などとなる。

（軸心調整機構の他の形態）
図６、７を参照しつつ軸心調整機構の他の形態について説明する。本実施形態では、固定ピン５１が配置される固定ケース４の外周部分、および固定ピン５１が配置される第２キャリア２９の内周部分に軸心調整機構を形成している。

具体的には、固定ケース４の底部１１の外周面をテーパ面４４ａ（ケース側テーパ面）とし、第２キャリア２９の鍔部４１の内周面をテーパ面４４ａ（ケース側テーパ面）に沿うテーパ面４２ａ（キャリア側テーパ面）としている。このテーパ面４４ａ（ケース側テーパ面）とテーパ面４２ａ（キャリア側テーパ面）とで、第２キャリア２９の軸心と固定ケース４の軸心とを合わせる軸心調整機構を形成している。

固定ケース４の底部の外周に形成されたテーパ面４４ａは、固定ケース４の軸心方向において第２キャリア２９の側に縮径する環状のテーパ面である。このテーパ面４４ａは、固定ケース４の軸心方向に対してβ度の角度で傾斜している。βの値は、例えば１以上３０未満である。本実施形態では３度のテーパ面となっている。なお、０＜β＜３０であってもよい。

第２キャリア２９の鍔部４１の内周に形成されたテーパ面４２ａは、第２キャリア２９の軸心方向において固定ケース４の側に拡径する環状のテーパ面である。第２キャリア２９の軸心方向に対してのテーパ面４２ａの傾斜角度は、固定ケース４のテーパ面４４ａの傾斜角度（β度）と同じとされる。

また、図６、７に示したように、固定ケース４の底部１１に第２キャリア２９を重ね合わせたときに、固定ケース４に形成されたテーパ面４４ａと第２キャリア２９に形成されたテーパ面４２ａとのみで、固定ケース４と第２キャリア２９とが接触するように、第２キャリア２９および固定ケース４は形成される。すなわち、固定ケース４の底部１１に第２キャリア２９を重ね合わせたとき、固定ケース４の軸心方向において、固定ケース４と第２キャリア２９との間には隙間があく。なお、テーパ面４４ａとテーパ面４２ａとは同じ傾斜角度であるため、これらの面の間には隙間があかず、テーパ面４４ａとテーパ面４２ａとは面接触する。

これらテーパ面４４ａ・４４ｂ（軸心調整機構）により、固定ケース４の底部１１の上に第２キャリア２９を重ね合わせたとき、第２キャリア２９の軸心と固定ケース４の軸心とを容易に一致させることができる。

（作用・効果）
本実施形態によると、円錐面（テーパ面）の接触面積を大きくとることができるため、軸心合わせ時のガタツキが抑えられる。そのため、キャリアと固定ケースとの軸心合わせがより容易となる。さらには、孔あけ加工（ケース側溝およびキャリア側溝の同時加工）の際に工具の刃からの力が作用する部分が接触（テーパ面４４ａ・４４ｂ）しているため、孔あけ加工時のガタツキも抑えられる。すなわち、この軸心調整機構によると、製作における加工性をさらに向上させることができる。

また、円錐面（テーパ面）の接触面積を大きくとることができるため、テーパ面の傾斜角度を先の実施形態のものよりも小さくすることができる、という効果もある。

１減速機付き油圧モータ
２油圧モータ
３減速機
４固定ケース
５油圧モータ機構
６回転ケース
７減速機構
１３出力軸
２４第１太陽歯車（太陽歯車）
２８第２遊星歯車（出力歯車）
２９第２キャリア（キャリア）
４１鍔部
４２内周面
４３キャリア側溝
４４外周面
４５ケース側溝
５１固定ピン
５２孔

Claims

内部に油圧モータ機構が配置され、固定ピンの周面が当接するケース側溝が外周面に形成される固定ケースと、
前記固定ケースに回転自在に支持される回転ケースと、
前記回転ケースの内部に配置されるとともに前記油圧モータ機構の出力軸に連結される減速機構と、
を備え、
前記減速機構は、
前記出力軸に連結される太陽歯車と、
前記太陽歯車から前記油圧モータ機構の出力が伝達される出力歯車と、
前記固定ピンの周面が当接するキャリア側溝が鍔部の内周面に形成される、前記出力歯車を回転自在に保持するキャリアと、
を有し、
前記固定ケースと前記キャリアとを重ねた状態で、前記固定ケースの一部にまで到達する孔が前記固定ケースとは反対側から前記キャリアに設けられており、この孔が、前記ケース側溝と前記キャリア側溝とをなしており、
前記ケース側溝と前記キャリア側溝とで形成された空間に前記固定ピンが挿入されることにより、前記キャリアが前記固定ケースに連結されることを特徴とする減速機付き油圧モータ。
請求項１に記載の減速機付き油圧モータにおいて、
前記固定ケースとは反対側の前記キャリアの端面には、前記出力歯車を回転自在に保持する複数の柱部が形成されており、
前記柱部の間に前記孔があけられることを特徴とする減速機付き油圧モータ。
請求項１又は２に記載の減速機付き油圧モータにおいて、
前記キャリアの軸心と前記固定ケースの軸心とを合わせる軸心調整機構が設けられていることを特徴とする減速機付き油圧モータ。
請求項３に記載の減速機付き油圧モータにおいて、
前記軸心調整機構は、
前記キャリアの内側部分で前記固定ケースの側に突出するように前記キャリアに形成された環状の凸部と、
前記固定ケースの内側部分に形成された前記凸部と当接する凹部と、
を有することを特徴とする減速機付き油圧モータ。
請求項３に記載の減速機付き油圧モータにおいて、
前記軸心調整機構は、
前記固定ケースの外周面に形成され、前記キャリアの側に縮径するケース側テーパ面と、
前記ケース側テーパ面に沿うように前記キャリアの前記鍔部の内周面に形成され、前記固定ケースの側に拡径するキャリア側テーパ面と、
を有することを特徴とする減速機付き油圧モータ。
内部に油圧モータ機構が配置され、固定ピンの周面が当接するケース側溝が外周面に形成される固定ケースと、
前記固定ケースに回転自在に支持される回転ケースと、
前記回転ケースの内部に配置されるとともに前記油圧モータ機構の出力軸に連結される減速機構と、
を備え、
前記減速機構は、
前記出力軸に連結される太陽歯車と、
前記太陽歯車から前記油圧モータ機構の出力が伝達される出力歯車と、
前記固定ピンの周面が当接するキャリア側溝が鍔部の内周面に形成される、前記出力歯車を回転自在に保持するキャリアと、
を有し、
前記ケース側溝と前記キャリア側溝とで形成された空間に前記固定ピンが挿入されることにより、前記キャリアが前記固定ケースに連結されている、減速機付き油圧モータを製造する方法であって、
前記固定ケースと前記キャリアとが重ね合わせられた状態で、前記固定ケースの一部にまで到達する孔が前記固定ケースとは反対側から前記キャリアにあけられることにより、前記ケース側溝と前記キャリア側溝とを同時加工で形成する工程を備える、ことを特徴とする減速機付き油圧モータの製造方法。
請求項６に記載の減速機付き油圧モータの製造方法において、
前記キャリアの軸心と前記固定ケースの軸心とが合わせられた状態で前記孔があけられることを特徴とする減速機付き油圧モータの製造方法。