JP6326252B2 - 減速機の軸受予圧機構 - Google Patents

Description

本発明は、減速機に用いられ、固定ケーシングに対して回転ケーシングを回転自在に支持する軸受に予圧を付与する減速機の軸受予圧機構に関する。

この種の軸受予圧機構に関する技術としては、例えば特許文献１に記載の技術がある。特許文献１に記載の軸受予圧機構は、予圧を付与して軸受を固定するためのリングに、溝（固定ケーシングの外周に形成された溝）に挿入される側に厚みが薄くなるように形成されている導入部を設けていることを特徴とする。この構成により、その薄く形成された導入部からリングを溝に挿入していくことで、軸受を付与する予圧を徐々に発生させながら最終的な予圧状態まで容易に移行させることができる。これにより、軸受予圧機構を構成する部品として、部品点数削減のためにリングを用いる場合においても、簡易な手段によって軸受に予圧を付与することができ、その結果、組立工程の簡略化を図ることができる。

特許第４６９４８９９号公報

ここで、上記した軸受予圧機構は、従来よりも非常に簡易な手段によって軸受に予圧を徐々に付与することができるという優れた効果を有するものである。しかしながら、この軸受予圧機構には、別の観点からの解決すべき課題が残されていることがわかった。以下、説明する。

特許文献１には、２つに分割された半割形状のリングを用いた実施形態が記載されている。ここで、減速機を組み立てる際、これらのリングをそれぞれ、回転ケーシングの中に入れ、固定ケーシングの外周に形成された溝に嵌め込むのであるが、特許文献１に記載の実施形態の形状のリングでは、リング嵌め込み時、固定ケーシングの径方向外側へのリングの飛び出し代が大きく、これが原因で、回転ケーシングを小径化することができない。このような課題が、特許文献１に記載の軸受予圧機構には残されていた。

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、回転ケーシングを従来よりも小径化することができる減速機の軸受予圧機構を提供することである。

本発明に係る減速機の軸受予圧機構は、外周に段部が形成されている前記固定ケーシングと、一対の軸受として形成されるとともに、前記段部に一端側が係合する軸受ユニットと、前記固定ケーシングの外周であって、前記軸受ユニットの他端側が対向する位置に形成されている溝と、前記溝に嵌め込まれることで、前記軸受ユニットに予圧を与えた状態で当該軸受ユニットの他端側の位置を規定するリングと、前記一対の軸受の間に挟持され、前記固定ケーシングに対して当該一対の軸受を介して回転自在に支持される前記回転ケーシングと、を備える。前記リングは複数に分割されており、複数に分割された前記リングの内周側の両端部分が、各々の両端に近づくほど当該リングの径方向寸法が小さくなるように切り欠かれていることを特徴とする。

本発明によると、減速機の回転ケーシングを従来よりも小径化することができる。また、回転ケーシングの肉厚を従来よりも大きくすることができるので、歯車伝達により作用する応力を低減でき、回転ケーシングの強度を高めることができるという効果もある。

本発明の一実施形態に係る軸受予圧機構が備えられている減速機の側断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１に示す半円形状のリングを示す図である。 図１のＰ部拡大図である。 図２のＱ部拡大図である。 図１に示す減速機の組立て途中の状態を示す側断面図である。 図６のＢ−Ｂ断面図である。 従来技術の軸受予圧機構が備えられている減速機の側断面図である。 図８に示す従来技術の半円形状のリングを示す図である。

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１〜７は、本発明の一実施形態に係る軸受予圧機構１を説明するための図である。この一実施形態の軸受予圧機構１は、油圧ショベルなどの建設車両における走行駆動装置の減速機１００の軸受予圧機構として用いられるものである。なお、本発明の軸受予圧機構は、建設車両用の減速機に用途が限定されるものではないし、走行駆動用の減速機に用途が限定されるものでもない。

（軸受予圧機構の構成）
軸受予圧機構１を備える減速機１００の構成を説明しつつ軸受予圧機構１の構成を説明する。図１に示したように、減速機１００は、油圧モータ機構Ｍが内部に配設された円筒状の固定ケーシング２、固定ケーシング２に対して軸受ユニット４を介して回転自在に支持される円筒状の回転ケーシング３、回転ケーシング３の内部に配設された遊星歯車機構Ｒを備えて構成されている。

なお、油圧モータ機構Ｍは、例えば公知の斜板式油圧モータであり、エンジンによって駆動される油圧ポンプから圧油が給排されることにより回転する。油圧モータ機構Ｍの具体的な構成の図示は省略している。

油圧モータ機構Ｍに連結される遊星歯車機構Ｒも公知の減速機構である。この遊星歯車機構Ｒに関しては、その一構成部品であり、固定ケーシング２の端部２ａにスプライン結合により連結された第２キャリア５７（キャリア）のみを図１に示し、その他の具体的な構成の図示は省略している。

なお、図８に示す従来技術の減速機２００を参照しつつ、遊星歯車機構Ｒの構成について説明しておく。遊星歯車機構Ｒは、油圧モータ機構Ｍの出力が入力される入力軸５１、第１太陽歯車５２、第１遊星歯車５３、第１キャリア５４、第２太陽歯車５５、第２遊星歯車５６、および第２キャリア５７などから構成される。遊星歯車機構Ｒは、油圧モータ機構Ｍの出力を回転速度を減速させながら伝達し、最終的に回転ケーシング３を回転させることで、当該回転ケーシング３のフランジ部１４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。

図１に戻る。軸受予圧機構１は、固定ケーシング２に対して回転ケーシング３を回転自在に支持する軸受（軸受ユニット４）に予圧を付与する機構として構成されており、固定ケーシング２と、回転ケーシング３と、軸受ユニット４と、溝５と、リング６と、第２キャリア５７とを備えている。

図４は、図１のＰ部拡大図である。図１および図４に示すように、固定ケーシング２は、その端部２ａが回転ケーシング３の円筒状の開口に挿入された状態で配置される。固定ケーシング２の外周には、その全周にわたって延びるように形成された段部１６が設けられている。また、固定ケーシング２の端部２ａには、第２遊星歯車５６（図８参照）を保持する第２キャリア５７の端部５７ａがスプライン結合により連結されている。そして、この端部５７ａは、第２キャリア５７が固定ケーシング２の端部２ａに外挿保持された際に、リング６の外周に係合するようになっている。

軸受ユニット４は、図１および図４に示すように、一対の軸受１１ａ、１１ｂとして形成されている。そして、この軸受ユニット４は、固定ケーシング２の段部１６に一端側４１が係合するように、本実施形態では、一方の軸受１１ｂのインナーレース１２ｂの側面が固定ケーシング２の段部１６に調整用のリング形状のシム２０を介して係合するように構成されている（図４参照）。なお、シム２０は配設されていなくてもよい。すなわち、軸受ユニット４の一端側４１と固定ケーシング２の段部１６とが直接係合するものであってもよい。

また、図１および図４に示すように、溝５は、固定ケーシング２の外周であって、軸受ユニット４の他端側４２（他方の軸受１１ａのインナーレース１２ａの側面）が対向する位置に設けられており、固定ケーシング２の全周にわたって延びるように形成されている。なお、溝５における軸受ユニット４側の端面５ａは、固定ケーシング２の段部１６からの距離が、軸受ユニット４自体の幅とシム２０の厚みとを合計した寸法（より明確には、リング６が溝５に嵌め込まれていない状態における軸受ユニット４の一端側４１と他端側４２との間の距離（リング６が溝５に嵌め込まれていない状態における軸受ユニット４自体の幅）とシム２０の厚みとを合計した寸法）よりも短くなる位置に形成されている。

なお、シム２０を配設した場合および配設しなかった場合の両方を表現するため、シム２０を配設した場合には当該シム２０を軸受ユニット４の一構成要素として把握し、軸受ユニット４自体の幅とシム２０の厚みとを合計した寸法を、「軸受ユニット４の幅」と定義する。

回転ケーシング３は、図１および図４に示すように、軸受ユニット４の一対の軸受１１ａ、１１ｂの間に挟持されており、これにより、固定ケーシング２に対してこの一対の軸受１１ａ、１１ｂを介して回転自在に支持されている。すなわち、回転ケーシング３の内周には、一対の軸受１１ａおよび１１ｂに挟持される部分として、周方向にわたって延びるように形成されている突部１５が設けられている。この突部１５は、軸受１１ａのアウターレース１３ａと軸受１１ｂのアウターレース１３ｂとの間で挟持されるようになっている。

<リング>
リング６は、図１および図４に示すように、固定ケーシング２の外周に設けられた溝５に嵌め込まれることで、軸受ユニット４に予圧を与えた状態で当該軸受ユニット４の他端側４２の位置を規定するように構成されている。本実施形態において、このリング６は、図２に示すように、２つに分割された形態のものであり、相互に同形状且つ同寸法の半円形状のリングとされている。図３は、２つに分割された半円形状の片側のリング６の単品図である。

図３および図４に示すように、リング６は、全体として、所定の厚みおよび所定の径方向の幅を有する半円形状の金属製のリングである。リング６の両側面２２は、当該リング６を溝５に嵌め込んだ状態で、軸受ユニット４から加わる荷重の方向（減速機１００の軸方向と平行な方向）に対して垂直な面となるように形成されている。リング６が各々、溝５に嵌め込まれることで、両方のリング６が軸受ユニット４からの荷重を受けて一対の軸受１１ａ、１１ｂを予圧状態で保持するようになっている。

ここで、リング６は、その内周側の両方の端部２１部分が、各々の両端に近づくほど、当該リング６の径方向寸法が小さくなるように切り欠かれている。その切欠き面２１ａは、リング６の両側面２２に対して直角の面とされている。また、リング６装着時のリング６の移動方向Ｃ（セット方向）に対する切欠き面２１ａの傾斜角度αは３０°以下とされる。なお、傾斜角度αの下限値は１°程度である。本実施形態では、傾斜角度α＝約３０°とされている。

図５は、図２のＱ部拡大図である。本実施形態では、切り欠かれたリング６の両端部分の内周面側の先端２１ｂが、当該リング６を溝５に嵌め込んだ状態で溝５内に位置するようにされている。具体的には、リング６を溝５に嵌め込んだ状態で、固定ケーシング２の端部２ａの外周に形成されたスプラインの頂部同士を結ぶ線３１ｂよりも溝底側にリング６の先端２１ｂが位置するようにされている。より詳細には、本実施形態では、リング６の先端２１ｂは、スプラインの谷部同士を結ぶ線３１ａ上に位置するようにされている。なお、リング６の両端部分の内周面側の先端２１ｂが溝５内に位置するとは、本実施形態においては、固定ケーシング２の外周に形成されたスプラインの頂部同士を結ぶ線３１ｂをリング６の先端２１ｂが径方向外側に超えないことをいう。なお、リングの全周で荷重を受けるようにするという観点から、傾斜角度αを確保した上で、固定ケーシング２の外周に形成されたスプラインの谷部同士を結ぶ線３１ａよりも径方向内側に、リング６の先端２１ｂを位置させることが好ましい（本実施形態のように、スプラインの谷部同士を結ぶ線３１ａ上にリング６の先端２１ｂを位置させることがより好ましい）。

また、リング６の内周面側は、その両端部２１部分を除いて全周にわたって両面とも先細りのテーパー状（テーパ面２２ａ）に形成されている。そして、図４に示すように、溝５に嵌め込まれた状態のリング６の当該テーパ面２２ａが対向する、溝５の底の両隅５ｂにはＲが形成されている（溝５の底の両隅５ｂは円弧状に形成されている）。

<従来技術のリング>
比較のため、従来技術のリングについて説明しておく。図８は、従来技術の軸受予圧機構が備えられている減速機２００の側断面図であり、図９は、図８に示す従来技術の半円形状のリング５０を示す図である。本発明の一実施形態に係るリング６は、前記したように、その内周側の両方の端部２１部分が、各々の両端に近づくほど、当該リング６の径方向寸法が小さくなるように切り欠かれているが、比較例のリング５０は、図９に示したように、その両端部が切り欠かれていない。

（固定ケーシングに対する回転ケーシングの組み付け）
図６は、図１に示す減速機１００の組立て途中の状態を示す側断面図であり、図７は、図６のＢ−Ｂ断面図である。固定ケーシング２に対して回転ケーシング３を組み付ける際、固定ケーシング２に設けられた溝５にリング６を嵌め込む直前のリング６の状態は、図７に示すように、回転ケーシング３の内周面にリング６の外周面が当接するような状態となる。そして、この状態から、リング６をセット方向Ｃ（減速機１００の中心軸に向かう方向）に移動させることで、固定ケーシング２に設けた溝５にリング６を嵌め込む。リング６は、斜めにカットされてなるその内周側の両端部２１の切欠き面２１ａが最初に固定ケーシング２に当接し、この切欠き面２１ａから溝５に嵌り込む。リング６の内周側の両端部２１が斜めにカットされていることで、リング嵌め込み時（図７中の上のリング６の状態）、固定ケーシング２にリング６を従来よりも近づけた状態とすることができる。

図４に示したように、溝５における軸受ユニット４側の端面５ａと、固定ケーシング２の段部１６との間の距離が、リング６が溝５に嵌め込まれていない状態における軸受ユニット４自体の幅とシム２０の厚みとを合計した寸法（リング６が溝５に嵌め込まれていない状態における軸受ユニット４の幅）よりも短いため、リング６を溝５に嵌め込むことで、軸受ユニット４（一対の軸受１１ａ、１１ｂ）に予圧が付与される。これにより、当該軸受ユニット４（一対の軸受１１ａ、１１ｂ）によって、固定ケーシング２に対して回転ケーシング３が回転自在に且つ強固に支持される。

（作用・効果）
本発明の軸受予圧機構では、固定ケーシングの外周に設けられた溝に嵌め込まれるリングが複数に分割され（上記した実施形態では２つに分割されているが、３つ以上に分割されていてもよい）、複数に分割されたリングの内周側の両端部分が、各々の両端に近づくほど当該リングの径方向寸法が小さくなるように切り欠かれている。比較例として図９に示した従来技術のリング５０は、その両端部分が切り欠かれていない。この場合、固定ケーシング２と回転ケーシング３との間のリング組み込みスペースが大きくなってしまう（固定ケーシング２の径方向外側へのリング５０の飛び出し代が大きい）。一方、本発明の軸受予圧機構に係るリングによると、その内周側の両端部分が、各々の両端に近づくほど当該リングの径方向寸法が小さくなるように切り欠かれているため、その切欠き面から溝に嵌り込むことになり、固定ケーシング２と回転ケーシング３との間のリング組み込みスペースを小さくすることができる（固定ケーシング２の径方向外側へのリング６の飛び出し代が小さい）。その結果、回転ケーシングを従来よりも小径化することができる（図１の回転ケーシング３のＤ部と図８の回転ケーシング３のＤ部とを比較参照）。また、回転ケーシングの肉厚を従来よりも大きくすることができるので（図１の回転ケーシング３のＥ部と図８の回転ケーシング３のＥ部とを比較参照）、歯車伝達により回転ケーシングに作用する応力を低減でき、回転ケーシングの強度を高めることができるという効果もある。

本実施形態では、切り欠かれたリング６の両端部分の内周面側の先端２１ｂを、当該リング６を溝５に嵌め込んだ状態で溝５内に位置させている。この構成によると、リングを切り欠いたとしても、従来と同様に、リングの全周で荷重を受けることができるので、軸受ユニットの姿勢がより安定する。

ここで、リング６の両端部分の切欠き面２１ａは、本実施形態のように斜めに真っ直ぐではなく、固定ケーシング２の端部２ａのうちの、溝５よりも遊星歯車機構Ｒ側の部分の外形形状に沿わした（外形形状に合う）円弧形状の面とすることも好ましい。本実施形態でいうと、固定ケーシング２の端部２ａの外周に形成されたスプラインの頂部同士を結ぶ線３１ｂ（円３１ｂ）に沿う（合う）円弧形状の面とすることである。この構成によると、リング６両先端への荷重のかかり部分を減らすことなく、リング６の飛び出し代を減らすことができる。

本実施形態では、図５に示したように、２つに分割されたリング６を溝５に嵌め込んだ状態において、リング６の端面同士の間に隙間Ｓがあるが、リング６の端面同士を、当該リング６を溝５に嵌め込んだ状態で当接させるのも好ましい。この構成によると、互いのリング６で互いのリング６の移動が規制されるのでリング６の固定がより安定する。その結果、軸受ユニット４の姿勢がより安定する。

本実施形態では、リング６の内周面側が両面とも先細りのテーパー状（テーパ面２２ａ）に形成されており、そして、溝５の底の両隅５ｂが円弧状に形成されている。この構成によると、リング６の内周面側を両面とも先細りのテーパー状（テーパ面２２ａ）とすることで、溝５の底の両隅５ｂのＲを大きくすることができ、当該両隅５ｂへの応力集中を緩和することができる。

１：軸受予圧機構
２：固定ケーシング
３：回転ケーシング
４：軸受ユニット
５：溝
６：リング
１１ａ、１１ｂ：一対の軸受
１６：段部（固定ケーシングの外周に形成された段部）
１００：減速機

Claims (5)

1. 減速機に用いられ、固定ケーシングに対して回転ケーシングを回転自在に支持する軸受に予圧を付与する減速機の軸受予圧機構であって、
   外周に段部が形成されている前記固定ケーシングと、
   一対の軸受として形成されるとともに、前記段部に一端側が係合する軸受ユニットと、
   前記固定ケーシングの外周であって、前記軸受ユニットの他端側が対向する位置に形成されている溝と、
   前記溝に嵌め込まれることで、前記軸受ユニットに予圧を与えた状態で当該軸受ユニットの他端側の位置を規定するリングと、
   前記一対の軸受の間に挟持され、前記固定ケーシングに対して当該一対の軸受を介して回転自在に支持される前記回転ケーシングと、
   を備え、
   前記リングは複数に分割されており、
   複数に分割された前記リングの円弧の中心角が１８０°以下であり、
   複数に分割された前記リングの内周側の両端部分が、各々の両端に近づくほど当該リングの径方向寸法が小さくなるように切り欠かれており、
   複数に分割された前記リングの端面同士が、当該リングを前記溝に嵌め込んだ状態で、リング周方向において対向する、減速機の軸受予圧機構。
2. 請求項１に記載の減速機の軸受予圧機構において、
   複数に分割された前記リングが、相互に同形状且つ同寸法であることを特徴とする、減速機の軸受予圧機構。
3. 請求項１または２に記載の減速機の軸受予圧機構において、
   切り欠かれた前記リングの両端部分の内周面側の先端が、当該リングを前記溝に嵌め込んだ状態で溝内に位置することを特徴とする、減速機の軸受予圧機構。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の減速機の軸受予圧機構において、
   複数に分割された前記リングの端面同士が、当該リングを前記溝に嵌め込んだ状態で当接することを特徴とする、減速機の軸受予圧機構。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の減速機の軸受予圧機構において、
   前記リングの内周面側が両面とも先細りのテーパー状に形成されており、
   前記溝の底の両隅が円弧状に形成されていることを特徴とする、減速機の軸受予圧機構。

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