JP6654156B2 - 走行用アクスル装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばホイールローダ、ホイール式油圧ショベル等のホイール式建設機械に好適に用いられる走行用アクスル装置に関する。

一般に、ホイール式建設機械の代表例としては、例えばホイールローダが知られている。このホイールローダは、前車輪を有する前部車体と後車輪を有する後部車体とが、連結機構を介して左，右方向に揺動可能に連結されている。前部車体には、ローダバケット等を含む作業装置が取付けられ、後部車体には、キャブ、エンジン、動力伝達装置、油圧ポンプ等が搭載されている。

ホイールローダの前部車体と後部車体には、それぞれ左，右の車輪を回転駆動する走行用アクスル装置が搭載され、エンジンの回転が、車両用動力伝達装置を介してアクスル装置に伝わることにより、左，右の車輪が回転してホイールローダが走行する構成となっている。

走行用アクスル装置は、左，右方向の中間部に配置されたデファレンシャルケースと、デファレンシャルケースを挟んで左，右両側に配置された左，右のアクスルチューブと、デファレンシャルケース内に設けられ駆動源の駆動力を左，右の回転軸に分配するデファレンシャル機構と、デファレンシャルケースと左，右のアクスルチューブとの間にそれぞれ設けられ各回転軸の回転を減速する左，右の遊星歯車減速機構と、左，右のアクスルチューブ内に設けられ左，右の遊星歯車減速機構によって減速された回転が伝達される左，右のアクスル軸と、デファレンシャルケース内にそれぞれ設けられ左，右の回転軸に制動力を与える左，右のブレーキ機構とを含んで構成されている。

ここで、遊星歯車減速機構は、回転軸に取付けられた太陽歯車と、内周面に内歯車が形成された円筒状のリングギヤと、太陽歯車とリングギヤの内歯車とに噛合し太陽歯車の周囲を自転しつつ公転する遊星歯車と、遊星歯車を回転可能に支持し遊星歯車の公転をアクスル軸に伝達するキャリアとにより構成されている。そして、駆動源の駆動力（回転力）がデファレンシャル機構によって左，右の回転軸に分配されると、左，右の回転軸の回転が遊星歯車減速機構によって減速された状態で左，右のアクスル軸にそれぞれ伝達され、左，右の車輪は大きなトルクをもって回転する。

一方、走行用アクスル装置に設けられるブレーキ機構は、通常、回転軸と共に回転する回転ディスクと、デファレンシャルケースに対して非回転状態に取付けられた非回転ディスクと、非回転ディスクを回転ディスクに押付けるピストンとにより構成され、各ディスクを挟んでピストンと反対側にはエンドプレートが設けられている。そして、ピストンとエンドプレートとの間で非回転ディスクが回転ディスクに押付けられることにより、回転軸に制動力が付与される（特許文献１参照）。

特許文献１によるエンドプレートは、デファレンシャルケースとアクスルチューブとの取付部位を補強するため、軸方向の一側がデファレンシャルケースの内周面に嵌合し、軸方向の他側がアクスルチューブの内周面に嵌合している。これにより、デファレンシャルケースとアクスルチューブとの取付部に対し、回転軸の軸方向と直交する方向の荷重が作用した場合でも、この荷重をエンドプレートによって受けることができる。ここで、エンドプレートは、遊星歯車減速機構のキャリアとの干渉を避けるために複雑な形状を有しているため、通常、成形が容易な鋳造部品によって構成されている。

特開２０００−２９７８３０号公報

一方、ホイール式建設機械の代表例であるホイールローダは、前部車体に設けられたローダバケットを、山積みされた土砂に突込んで土砂を掬上げることにより、土砂の掘削作業を行う。このとき、ホイールローダは、ローダバケットによって土砂を掬上げるときの反力（掘削反力）によって、前輪を支点として後輪が地面から浮上し、ローダバケットに作用する荷重が除去されると同時に後輪が急激に地面に着地することがある。この場合には、後輪側の走行用アクスル装置に衝撃荷重が作用し、この衝撃荷重はホイールローダの車格（車体重量）が大きくなるほど増大する。

このように、浮上した後輪が急激に地面に着地する現象によって後輪側のアクスル装置に衝撃荷重が作用すると、デファレンシャルケースと左，右のアクスルチューブとの接続部に対し、軸方向と直交する方向への荷重が作用する。これに対し、従来技術で述べたように、デファレンシャルケースとアクスルチューブとにエンドプレートを嵌合させたとしても、エンドプレートは鋳造品であるために衝撃荷重に対する耐久性が低く、デファレンシャルケースとアクスルチューブとの接続部を十分に補強することができない可能性がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、デファレンシャルケースとアクスルチューブとの接続部の強度を高めることができるようにした走行用アクスル装置を提供することを目的としている。

本発明は、左，右方向の中間部に配置され左，右方向の両側がチューブ取付部となったデファレンシャルケースと、前記デファレンシャルケースの前記チューブ取付部に取付けられるケース取付部を有し前記デファレンシャルケースを挟んで左，右両側に配置された左，右のアクスルチューブと、前記デファレンシャルケース内に設けられ駆動源の駆動力を左，右の回転軸に分配するデファレンシャル機構と、前記デファレンシャルケースと前記左，右のアクスルチューブとの間にそれぞれ設けられ前記各回転軸の回転を減速する左，右の遊星歯車減速機構と、前記左，右のアクスルチューブ内に設けられ前記左，右の遊星歯車減速機構によって減速された回転が伝達される左，右のアクスル軸と、前記デファレンシャル機構を挟んで前記デファレンシャルケース内にそれぞれ設けられ前記左，右の回転軸に制動力を与える左，右のブレーキ機構とを備えてなる走行用アクスル装置に適用される。

本発明の特徴は、前記遊星歯車減速機構は、前記デファレンシャルケースの内面側と前記アクスルチューブの内面側との間に跨って設けられ内周面に内歯車が形成された円筒状のリングギヤを有し、前記リングギヤには、前記デファレンシャルケースの前記チューブ取付部の内周面に嵌合するデファレンシャル側嵌合部と、前記アクスルチューブの前記ケース取付部の内周面に嵌合するチューブ側嵌合部とが設けられ、前記リングギヤのうち前記デファレンシャル側嵌合部に対応する内周面には、前記内歯車を切欠いた切欠き部が設けられていることにある。

本発明によれば、リングギヤのデファレンシャル側嵌合部がデファレンシャルケースのチューブ取付部に嵌合し、チューブ側嵌合部がアクスルチューブのケース取付部に嵌合することにより、チューブ取付部とケース取付部との接続部に対して軸方向と直交する方向の荷重が作用したとしても、この荷重をリングギヤによって受けることができる。この結果、格別な補強部材を用いることなく、遊星歯車減速機構のリングギヤを利用してデファレンシャルケースとアクスルチューブとの接続部の強度を高めることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る走行用アクスル装置を備えたホイールローダを示す正面図である。 図１中のリヤアクスル装置を後方から示す外観斜視図である。 リヤアクスル装置の内部構造を示す断面図である。 図３中のブレーキ機構、遊星歯車減速機構等を拡大して示す要部拡大の断面図である。 図３中のリングギヤを単体で示す斜視図である。 図３中の非回転ディスクを単体で示す斜視図である。 第２の実施の形態によるブレーキ機構、遊星歯車減速機構等を拡大して示す図４と同様な断面図である。 図７中のリングギヤを単体で示す斜視図である。

本発明は、以下に説明する複数の発明を包含する発明群に属する発明であり、以下に、その発明群の実施の形態として、第１および第２の実施の形態について説明するが、そのうち、第２の実施の形態が、本出願人が特許請求の範囲に記載した発明に対応するものである。
以下、本発明に係る走行用アクスル装置の実施の形態を、ホイールローダに搭載した場合を例に挙げ、図１ないし図８を参照しつつ詳細に説明する。

図１ないし図６は本発明の第１の実施の形態を示している。図１において、ホイールローダ１は、ホイール式建設機械の代表例である。このホイールローダ１は、後部車体２と、この後部車体２の前側に左，右方向に揺動可能に連結された前部車体３と、後部車体２の左，右方向の両側に設けられた後輪４（左側のみ図示）と、前部車体３の左，右方向の両側に設けられた前輪５（左側のみ図示）と、前部車体３の前側に府仰動可能に設けられたローダバケット６と、後述のリヤアクスル装置１１、フロントアクスル装置１２とを含んで構成されている。

ここで、後部車体２には、駆動源となるエンジン７、トルクコンバータ８、トランスミッション９、油圧ポンプ（図示せず）等が搭載されている。トランスミッション９は、前，後方向に延びたプロペラシャフト９Ａを介してリヤアクスル装置１１に接続され、プロペラシャフト９Ｂを介してフロントアクスル装置１２に接続されている。後部車体２の上側には、オペレータが搭乗するキャブ１０が設けられている。

リヤアクスル装置１１は、後部車体２の下側に位置して設けられている。このリヤアクスル装置１１は、左，右方向に延びて形成され、その左，右の端部に後輪４がそれぞれ取付けられている。

一方、フロントアクスル装置１２は、前部車体３の下側に位置して設けられている。このフロントアクスル装置１２は、リヤアクスル装置１１と同様に左，右方向に延びて形成され、その左，右の端部に前輪５がそれぞれ取付けられている。

ここで、リヤアクスル装置１１とフロントアクスル装置１２とは、本発明による走行用アクスル装置を構成し、両者はほぼ同一の構成を有している。このため、本実施の形態では、リヤアクスル装置１１の構成について詳細に説明し、フロントアクスル装置１２の構成の説明は省略するものとする。

リヤアクスル装置１１は、プロペラシャフト９Ａに接続されることにより左，右の後輪４を回転駆動するものである。リヤアクスル装置１１は、図２、図３に示すように、後述のデファレンシャルケース１４、左，右のアクスルチューブ１５、デファレンシャル機構２０、左，右の遊星歯車減速機構２８、左，右のアクスル軸３３、左，右のブレーキ機構３４を含んで構成されている。

ケーシング１３は、後部車体２の下面側に左，右方向に延びて設けられ、リヤアクスル装置１１の外殻を構成している。ケーシング１３は、後述のデファレンシャル機構２０が収容されたデファレンシャルケース１４と、デファレンシャルケース１４の左，右両側に設けられた左，右のアクスルチューブ１５とにより構成されている。

デファレンシャルケース１４は、ケーシング１３の左，右方向の中間部に配置され、全体として左，右方向に延びる円筒状に形成されている。デファレンシャルケース１４の左，右方向の両端は、円環状のチューブ取付部１４Ａとなり、チューブ取付部１４Ａの軸方向端面１４Ａ１には、左，右のアクスルチューブ１５がそれぞれ取付けられている。また、チューブ取付部１４Ａの内周面１４Ａ２には、後述するリングギヤ３２のデファレンシャル側嵌合部３２Ｂが嵌合している（図４参照）。

デファレンシャルケース１４の内部には、デファレンシャルケース１４の内周面から縮径した円環状の左，右の隔壁１４Ｂが設けられている。これにより、デファレンシャルケース１４の内部は、左，右のブレーキ機構収容部１４Ｃと、各ブレーキ機構収容部１４Ｃ間に位置するデファレンシャル機構収容部１４Ｄとに仕切られている。ブレーキ機構収容部１４Ｃには、後述するブレーキ機構３４の非回転ディスク３６が取付けられるディスク取付段部１４Ｃ１と、後述するピストン３７が取付けられるピストン取付段部１４Ｃ２が設けられている（図４参照）。また、デファレンシャルケース１４の前側（前部車体３側）には、前方に向けて突出する突出筒１４Ｅが設けられ、この突出筒１４Ｅ内には後述の入力軸１７が回転自在に配置されている。

左，右のアクスルチューブ１５は、デファレンシャルケース１４のチューブ取付部１４Ａに取付けられ、デファレンシャルケース１４から左，右方向の外側に向けて延在している。アクスルチューブ１５内には、後述する遊星歯車減速機構２８、アクスル軸３３が配置されている。ここで、デファレンシャルケース１４側に位置するアクスルチューブ１５の基端部は、円環状のケース取付部１５Ａとなり、このケース取付部１５Ａの軸方向端面１５Ａ１は、デファレンシャルケース１４（チューブ取付部１４Ａ）の軸方向端面１４Ａ１に、複数のボルト１６を用いて取付けられている。また、ケース取付部１５Ａの内周面１５Ａ２には、後述するリングギヤ３２のチューブ側嵌合部３２Ｃが嵌合している（図４参照）。アクスルチューブ１５の基端側は、ケース取付部１５Ａから徐々に縮径する漏斗状の減速機構収容部１５Ｂとなり、アクスルチューブ１５の先端側は、減速機構収容部１５Ｂから左，右方向の外側に延在するアクスル軸収容筒部１５Ｃとなっている。

入力軸１７は、デファレンシャルケース１４の突出筒１４Ｅ内に、２個の軸受１８を介して回転可能に支持されている（図３参照）。入力軸１７のうち突出筒１４Ｅの外部に突出した一端側には、フランジ部１７Ａが設けられ、このフランジ部１７Ａは、プロペラシャフト９Ａに接続される。また、入力軸１７のうちデファレンシャルケース１４内に延びた他端側には、ベベルギヤからなるピニオンギヤ１９が設けられている。

デファレンシャル機構２０は、デファレンシャルケース１４のデファレンシャル機構収容部１４Ｄ内に収容されている。このデファレンシャル機構２０は、入力軸１７を介して入力されたエンジン７の回転力を、後述する左，右の回転軸２７および左，右のアクスル軸３３を介して左，右の後輪４に分配するものである。ここで、デファレンシャル機構２０は、デファレンシャルケース１４の各隔壁１４Ｂに左，右の軸受２１を介して回転可能に支持されたギヤケース２２と、ギヤケース２２内に設けられたスパイダ２３に回転可能に支持された複数のデファレンシャル用ピニオンギヤ２４と、ギヤケース２２内に設けられ各デファレンシャル用ピニオンギヤ２４と噛合する左，右のサイドギヤ２５と、ギヤケース２２の外周側に取付られた環状のデファレンシャル用リングギヤ２６とを含んで構成されている。

デファレンシャル用リングギヤ２６は、内周側にギヤケース２２が固定された環状のベベルギヤからなり、入力軸１７のピニオンギヤ１９に噛合している。また、左，右のサイドギヤ２５は、左，右の回転軸２７にそれぞれスプライン結合されている。そして、デファレンシャル機構２０は、エンジン７の回転力が入力軸１７、デファレンシャル用リングギヤ２６を介してギヤケース２２に伝わることにより、ギヤケース２２の回転を、デファレンシャル用ピニオンギヤ２４、左，右のサイドギヤ２５を介して左，右の回転軸２７に分配する。

左，右の回転軸２７は、デファレンシャルケース１４内を左，右方向に延びて設けられている。これら左，右の回転軸２７は、デファレンシャル機構２０によって分配されたエンジン７の回転力を遊星歯車減速機構２８に伝達するものである。ここで、回転軸２７は、左，右方向に延びる軸体からなり、デファレンシャル機構２０側に位置する回転軸２７の基端部は、サイドギヤ２５にスプライン結合されている。一方、アクスルチューブ１５側に位置する回転軸２７の先端部には、後述する太陽歯車２９が一体形成されている。さらに、太陽歯車２９の近傍に位置する回転軸２７の外周側には、後述する各回転ディスク３５が係合する雄スプライン２７Ａが設けられている。

次に、左，右のアクスルチューブ１５の減速機構収容部１５Ｂにそれぞれ設けられた左，右の遊星歯車減速機構２８について説明する。

左，右の遊星歯車減速機構２８は、デファレンシャルケース１４と左，右のアクスルチューブ１５との間にそれぞれ設けられ、各アクスルチューブ１５の減速機構収容部１５Ｂ内に収容されている。これら左，右の遊星歯車減速機構２８は、回転軸２７の回転を減速して左，右のアクスル軸３３に伝達するものである。ここで、遊星歯車減速機構２８は、図４に示すように、回転軸２７の先端部に一体形成された太陽歯車２９と、内周面に内歯車３２Ａが形成された後述のリングギヤ３２と、太陽歯車２９とリングギヤ３２の内歯車３２Ａとに噛合し、太陽歯車２９の周囲を自転しつつ公転する複数（１個のみ図示）の遊星歯車３０と、各遊星歯車３０を回転可能に支持し各遊星歯車３０の公転をアクスル軸３３に伝達するキャリア３１とを含んで構成されている。

次に、本実施の形態に用いられる遊星歯車減速機構２８のリングギヤ３２について説明する。

リングギヤ３２は、デファレンシャルケース１４の内面側とアクスルチューブ１５の内面側との間に跨って設けられ、回転軸２７の軸方向（左，右方向）に延在している。図４および図５に示すように、リングギヤ３２は、例えばクロム鋼等の硬度の高い特殊鋼を用いて円筒状に形成され、衝撃荷重等に対する耐久性に優れている。リングギヤ３２の内周面には全周に亘って内歯車３２Ａが形成され、この内歯車３２Ａには遊星歯車減速機構２８の各遊星歯車３０が噛合する構成となっている。リングギヤ３２は、軸方向の一側がデファレンシャルケース１４内に位置すると共に軸方向の他側がアクスルチューブ１５内に位置する状態で、回転軸２７の軸中心と同心上に配置されている。

ここで、リングギヤ３２の軸方向一側の外周面はデファレンシャル側嵌合部３２Ｂとなり、このデファレンシャル側嵌合部３２Ｂは、デファレンシャルケース１４に設けられたチューブ取付部１４Ａの内周面１４Ａ２に嵌合している。一方、リングギヤ３２の軸方向他側の外周面はチューブ側嵌合部３２Ｃとなり、このチューブ側嵌合部３２Ｃは、アクスルチューブ１５に設けられたケース取付部１５Ａの内周面１５Ａ２に嵌合している。即ち、リングギヤ３２の外周面は、図５中の二点鎖線で示す境界部３２Ｄを挟んでデファレンシャル側嵌合部３２Ｂとチューブ側嵌合部３２Ｃとに仕切られ、デファレンシャルケース１４のチューブ取付部１４Ａとアクスルチューブ１５のケース取付部１５Ａとは、リングギヤ３２の境界部３２Ｄの位置で接続されている。また、リングギヤ３２のデファレンシャル側嵌合部３２Ｂの軸方向端面は、ブレーキ機構３４のピストン３７との間で各回転ディスク３５と各非回転ディスク３６とを挟持するディスク当接面３２Ｅとなっている。

このように、衝撃荷重等に対する耐久性に優れたリングギヤ３２に、デファレンシャル側嵌合部３２Ｂとチューブ側嵌合部３２Ｃとを設け、このリングギヤ３２を、デファレンシャルケース１４のチューブ取付部１４Ａとアクスルチューブ１５のケース取付部１５Ａとに嵌合（印ろう嵌合）させることにより、遊星歯車減速機構２８のリングギヤ３２を利用してデファレンシャルケース１４とアクスルチューブ１５との接続部の強度を高めることができる構成となっている。

アクスル軸３３は、左，右のアクスルチューブ１５内をそれぞれ軸方向（左，右方向）に延びて配置され、軸受３３Ａを介して回転可能に支持されている。各アクスル軸３３は、遊星歯車減速機構２８によって減速された左，右の回転軸２７の回転を左，右の後輪４に伝えるものである。各アクスル軸３３は、基端側が遊星歯車減速機構２８のキャリア３１にスプライン結合され、各アクスルチューブ１５内を左，右方向に延びている。各アクスル軸３３の先端側は、アクスルチューブ１５から突出し、その突出端部に設けられた円板状のフランジ部３３Ｂには後輪４が取付けられている。

左，右のブレーキ機構３４は、デファレンシャルケース１４の左，右のブレーキ機構収容部１４Ｃ内にそれぞれ設けられている。各ブレーキ機構３４は、例えば湿式多板型のブレーキ機構として構成され、左，右の回転軸２７に制動を与えるものである。ここで、ブレーキ機構３４は、後述する複数（例えば２枚）の回転ディスク３５と、複数（例えば３枚）の非回転ディスク３６と、ピストン３７とを含んで構成されている。なお、実際の回転ディスク３５および非回転ディスク３６は、それぞれ多数枚の薄肉な板体によって構成されているが、図面を簡略化するために２枚の回転ディスク３５と、３枚の非回転ディスク３６を図示している。

回転ディスク３５は、円環状の板体により形成され、非回転ディスク３６と共にブレーキ機構収容部１４Ｃのディスク取付段部１４Ｃ１に取付けられている。回転ディスク３５は、非回転ディスク３６と軸方向に交互に隣合う状態で、回転軸２７の外周側に配置されている。回転ディスク３５の内周側は雌スプライン３５Ａとなり、回転軸２７に設けられた雄スプライン２７Ａにスプライン結合されている。これにより、各回転ディスク３５は、回転軸２７に対して軸方向に移動可能な状態で、回転軸２７と一緒に回転することができる。

非回転ディスク３６は、各回転ディスク３５をそれぞれ左，右方向から対面して挟むように設けられている。図６に示すように、非回転ディスク３６の外周縁には、複数の固定用突起３６Ａが突設され、これら各固定用突起３６Ａは、ディスク取付段部１４Ｃ１の内周面に形成された突起係合部（図示せず）に軸方向に移動可能に係合している。これにより、各非回転ディスク３６は、デファレンシャルケース１４に対して軸方向に移動可能に、かつ、デファレンシャルケース１４に対して非回転状態で取付けられている。この場合、各非回転ディスク３６は、最もリングギヤ３２側に位置する非回転ディスク３６がリングギヤ３２のディスク当接面３２Ｅに当接することにより、軸方向の移動が制限される構成となっている。

ピストン３７は、ブレーキ機構収容部１４Ｃのピストン取付段部１４Ｃ２に取付けられている。ピストン３７は、段付き円筒体からなり、ピストン取付段部１４Ｃ２の内周面に軸方向に摺動可能に取付けられている。ピストン３７とピストン取付段部１４Ｃ２との間には円環状のブレーキ油室３７Ａが形成され、ピストン３７は、ブレーキ油室３７Ａ内にブレーキ圧が供給されることにより軸方向に摺動する。これにより、リングギヤ３２のディスク当接面３２Ｅとピストン３７との間で各回転ディスク３５と各非回転ディスク３６とが挟持され、各非回転ディスク３６が各回転ディスク３５に摩擦接触することにより、回転軸２７に制動力が付与される。

本実施の形態によるリヤアクスル装置１１は上述の如き構成を有するもので、次に、その動作について説明する。

まず、キャブ１０に搭乗したオペレータは、周囲のレバー、ペダル類（いずれも図示せず）を操作して走行用のトランスミッション９を作動させる。トランスミッション９の出力軸の回転力は、プロペラシャフト９Ａからリヤアクスル装置１１の入力軸１７、デファレンシャル機構２０、左，右の回転軸２７を介して遊星歯車減速機構２８に伝達され、遊星歯車減速機構２８は、左，右の回転軸２７の回転を減速して左，右のアクスル軸３３に伝達する。

即ち、遊星歯車減速機構２８の各遊星歯車３０は、回転軸２７の先端部に一体形成された太陽歯車２９とリングギヤ３２の内歯車３２Ａとに噛合し、太陽歯車２９の周囲を自転しつつ公転する。この遊星歯車３０の公転は、キャリア３１を介してアクスル軸３３に伝達され、アクスル軸３３は大きなトルクをもって回転することができる。これにより、各アクスル軸３３のフランジ部３３Ｂに取付けられた左，右の後輪４を回転駆動することができる。これと同様に、トランスミッション９の出力軸の回転を、プロペラシャフト９Ｂからフロントアクスル装置１２に伝えることにより、左，右の前輪５を回転駆動することができる。

このように、後輪４および前輪５を回転駆動することにより、ホイールローダ１を走行させることができ、例えば山積みされた土砂にローダバケット６を突込んで土砂を掬上げる作業（掘削作業）を行うことができる。

ここで、ホイールローダ１を用いた掘削作業時には、ローダバケット６によって土砂を掬上げるときの反力（掘削反力）によって、前輪５を支点として後輪４が地面から浮上し、ローダバケット６に作用する荷重が除去されると同時に後輪４が急激に地面に着地することがある。この場合には、リヤアクスル装置１１に衝撃荷重が作用し、この衝撃荷重はホイールローダ１の車格（車体重量）が大きくなるほど増大する。

このように、浮上した後輪４が急激に地面に着地する現象によってリヤアクスル装置１１に衝撃荷重が作用すると、デファレンシャルケース１４のチューブ取付部１４Ａと左，右のアクスルチューブ１５のケース取付部１５Ａとの接続部に対し、軸方向と直交する方向への荷重が作用する。この結果、互いに接続されたチューブ取付部１４Ａの軸方向端面１４Ａ１とケース取付部１５Ａの軸方向端面１５Ａ１との間にせん断力が発生する。

これに対し、本実施の形態では、遊星歯車減速機構２８を構成するリングギヤ３２を、デファレンシャルケース１４のチューブ取付部１４Ａとアクスルチューブ１５のケース取付部１５Ａとの間に跨って配置し、リングギヤ３２の軸方向一側の外周面にデファレンシャル側嵌合部３２Ｂを設けると共に、リングギヤ３２の軸方向他側の外周面にチューブ側嵌合部３２Ｃを設けている。そして、リングギヤ３２のデファレンシャル側嵌合部３２Ｂを、チューブ取付部１４Ａの内周面１４Ａ２に嵌合すると共に、チューブ側嵌合部３２Ｃを、ケース取付部１５Ａの内周面１５Ａ２に嵌合している。

この場合、リングギヤ３２は、クロム鋼等の硬度の高い特殊鋼を用いて形成されているので、このリングギヤ３２を、デファレンシャルケース１４のチューブ取付部１４Ａとアクスルチューブ１５のケース取付部１５Ａとに嵌合（印ろう嵌合）させることにより、デファレンシャルケース１４とアクスルチューブ１５との接続部の強度を高めることができる。従って、ホイールローダ１の掘削作業時に、後輪４が地面から浮上した後に急激に地面に着地する現象によってリヤアクスル装置１１に衝撃荷重が作用したとしても、チューブ取付部１４Ａの軸方向端面１４Ａ１とケース取付部１５Ａの軸方向端面１５Ａ１との間にせん断力が発生するのを、リングギヤ３２によって抑えることができる。この結果、格別な補強部材を用いることなく、既存の部品である遊星歯車減速機構２８のリングギヤ３２を利用して、デファレンシャルケース１４と左，右のアクスルチューブ１５との接続部の強度を高めることができる。

かくして、本実施の形態によるリヤアクスル装置１１は、デファレンシャルケース１４と左，右のアクスルチューブ１５との間に、左，右の回転軸２７の回転を減速する左，右の遊星歯車減速機構２８を備え、各遊星歯車減速機構２８は、デファレンシャルケース１４の内面側と各アクスルチューブ１５の内面側との間に跨って設けられたリングギヤ３２を有し、このリングギヤ３２には、デファレンシャルケース１４のチューブ取付部１４Ａの内周面１４Ａ２に嵌合するデファレンシャル側嵌合部３２Ｂと、アクスルチューブ１５のケース取付部１５Ａの内周面１５Ａ２に嵌合するチューブ側嵌合部３２Ｃとが設けられる構成としている。

従って、デファレンシャルケース１４のチューブ取付部１４Ａと左，右のアクスルチューブ１５のケース取付部１５Ａとの接続部を、チューブ取付部１４Ａとケース取付部１５Ａとに嵌合されたリングギヤ３２によって補強することができる。この結果、デファレンシャルケース１４のチューブ取付部１４Ａと左，右のアクスルチューブ１５のケース取付部１５Ａとの接続部の強度を高めることができ、リヤアクスル装置１１の信頼性を高めることができる。なお、フロントアクスル装置１２は、リヤアクスル装置１１と同様の構成を有しているので、リヤアクスル装置１１と同様な作用効果を得ることができる。

また、デファレンシャルケース１４内に設けられたブレーキ機構３４は、回転軸２７と共に回転する複数の回転ディスク３５と、デファレンシャルケース１４に対して非回転状態に取付けられた複数の非回転ディスク３６と、非回転ディスク３６を回転ディスク３５に押付けるピストン３７とにより構成され、リングギヤ３２のデファレンシャル側嵌合部３２Ｂの軸方向端面は、ピストン３７との間で各回転ディスク３５と各非回転ディスク３６とを挟持するディスク当接面３２Ｅとして構成されている。

従って、例えば従来技術で述べたエンドプレート等を用いることなく、リングギヤ３２のディスク当接面３２Ｅとピストン３７との間で各回転ディスク３５と各非回転ディスク３６とを挟持することができる。この結果、遊星歯車減速機構２８のリングギヤ３２を利用して、各非回転ディスク３６を各回転ディスク３５に摩擦接触させ、回転軸２７に制動力を付与するこができるので、リヤアクスル装置１１の部品点数を低減することができ、製造コストの低減にも寄与することができる。

次に、図７および図８は本発明の第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、リングギヤのうちデファレンシャル側嵌合部に対応する内周面に、内歯車を切欠いた切欠き部が設けられていることにある。なお、第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。

第２の実施の形態によるリヤアクスル装置に用いられる遊星歯車減速機構４１は、第１の実施の形態による遊星歯車減速機構２８と同様に、太陽歯車２９、各遊星歯車３０、キャリア３１、後述のリングギヤ４２等によって構成されている。しかし、リングギヤ４２の構成が、第１の実施の形態によるリングギヤ３２とは相違している。

リングギヤ４２は、デファレンシャルケース１４の内面側とアクスルチューブ１５の内面側との間に跨って設けられ、回転軸２７の軸方向（左，右方向）に延在している。リングギヤ４２は、衝撃荷重等に対する耐久性に優れたクロム鋼等の特殊鋼を用いて段付き円筒状に形成され、軸方向の一側がデファレンシャルケース１４内に位置すると共に軸方向の他側がアクスルチューブ１５内に位置する状態で、回転軸２７の軸中心と同心上に配置されている。

リングギヤ４２の内周面には、各遊星歯車３０が噛合する内歯車４２Ａと、この内歯車４２Ａを切欠いた切欠き部４２Ｂとが形成されている。ここで、図７に示すように、内歯車４２Ａは、遊星歯車３０の軸方向寸法Ａと同等の軸方向寸法を有している。即ち、リングギヤ４２の内周面のうち遊星歯車３０が噛合する範囲だけに内歯車４２Ａが形成され、遊星歯車３０が噛合しない軸方向寸法Ｂの範囲は、内歯車４２Ａの歯底円径よりも大径な内径寸法を有する円筒状の切欠き部４２Ｂとなっている。このように、切欠き部４２Ｂを設けることにより、リングギヤ４２の軸方向の全域に亘って内歯車４２Ａを設ける場合に比較してリングギヤ４２の軽量化を図ることができる構成となっている。

一方、リングギヤ４２に内歯車４２Ａを形成する前の素材は、例えば内歯車４２Ａの歯先円径よりも小径な小径筒部（軸方向寸法Ａの範囲）と、内歯車４２Ａの歯底円径よりも大径な大径筒部（軸方向寸法Ｂの範囲）とを有している。このリングギヤ４２の素材の小径筒部のみに歯車加工を施すことにより内歯車４２Ａが形成され、大径筒部はそのまま円筒状の切欠き部４２Ｂとなっている。これにより、リングギヤ４２の軸方向寸法の全域に亘って内歯車４２Ａを加工する必要がなく、リングギヤ４２の製造コストを低減することができる構成となっている。

リングギヤ４２の軸方向一側の外周面はデファレンシャル側嵌合部４２Ｃとなり、このデファレンシャル側嵌合部４２Ｃは、デファレンシャルケース１４に設けられたチューブ取付部１４Ａの内周面１４Ａ２に嵌合している。一方、リングギヤ４２の軸方向他側の外周面はチューブ側嵌合部４２Ｄとなり、このチューブ側嵌合部４２Ｄは、アクスルチューブ１５に設けられたケース取付部１５Ａの内周面１５Ａ２に嵌合している。この場合、図７に示すように、内歯車４２Ａはチューブ側嵌合部４２Ｄに対応する内周面に形成され、切欠き部４２Ｂはデファレンシャル側嵌合部４２Ｃに対応する内周面に形成されている。

即ち、リングギヤ４２の外周面は、図８中の二点鎖線で示す境界部４２Ｅを挟んでデファレンシャル側嵌合部４２Ｃとチューブ側嵌合部４２Ｄとに仕切られ、デファレンシャルケース１４のチューブ取付部１４Ａとアクスルチューブ１５のケース取付部１５Ａとは、リングギヤ４２の境界部４２Ｅの位置で接続されている。また、リングギヤ４２のデファレンシャル側嵌合部４２Ｃの軸方向端面は、ブレーキ機構３４のピストン３７との間で各回転ディスク３５と各非回転ディスク３６とを挟持するディスク当接面４２Ｆとなっている。

このように、第２の実施の形態においても、衝撃荷重等に対する耐久性に優れたリングギヤ４２に、デファレンシャル側嵌合部４２Ｃとチューブ側嵌合部４２Ｄとを設け、このリングギヤ４２を、デファレンシャルケース１４のチューブ取付部１４Ａとアクスルチューブ１５のケース取付部１５Ａとに嵌合（印ろう嵌合）させることにより、遊星歯車減速機構４１を構成する既存のリングギヤ４２を利用して、デファレンシャルケース１４とアクスルチューブ１５との接続部の強度を高めることができる構成となっている。

第２の実施の形態によるリヤアクスル装置は、上述の如き遊星歯車減速機構４１を備えるもので、その基本的作用については、第１の実施の形態によるリヤアクスル装置１１と格別差異はない。

然るに、第２の実施の形態によれば、リングギヤ４２のチューブ側嵌合部４２Ｄに対応する内周面にのみ内歯車４２Ａが形成され、デファレンシャル側嵌合部４２Ｃに対応する内周面には、内歯車４２Ａを切欠いた切欠き部４２Ｂが形成されている。これにより、遊星歯車３０が噛合する範囲のみに内歯車４２Ａを形成することができる。この結果、リングギヤ４２の軸方向寸法の全域に亘って内歯車４２Ａを加工する必要がなく、リングギヤ４２の軽量化を図ることができ、かつリングギヤ４２の製造コストを低減することができる。

なお、第１の実施の形態では、回転軸２７の回転を１段減速してアクスル軸３３に伝達する遊星歯車減速機構２８を例示している。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば回転軸２７の回転を２段以上に減速する遊星歯車減速機構を用いる構成としてもよい。このことは、第２の実施の形態による遊星歯車減速機構４１についても同様である。

さらに、実施の形態では、走行用アクスル装置が適用されるホイール式建設機械としてホイールローダ１を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば前，後に車輪を有するホイール式の油圧ショベル、鉱山用大型ダンプトラック、トラクタ等の他のホイール式建設機械にも広く適用できるものである。

７ エンジン（駆動源）
１１ リヤアクスル装置（走行用アクスル装置）
１２ フロントアクスル装置（走行用アクスル装置）
１４ デファレンシャルケース
１４Ａ チューブ取付部
１４Ａ２，１５Ａ２ 内周面
１５ アクスルチューブ
１５Ａ ケース取付部
２０ デファレンシャル機構
２７ 回転軸
２８，４１ 遊星歯車減速機構
３２，４２ リングギヤ
３２Ａ，４２Ａ 内歯車
３２Ｂ，４２Ｃ デファレンシャル側嵌合部
３２Ｃ，４２Ｄ チューブ側嵌合部
３２Ｅ，４２Ｆ ディスク当接面
３３ アクスル軸
３４ ブレーキ機構
３５ 回転ディスク
３６ 非回転ディスク
３７ ピストン
４２Ｂ 切欠き部

Claims (2)

1. 左，右方向の中間部に配置され左，右方向の両側がチューブ取付部となったデファレンシャルケースと、
   前記デファレンシャルケースの前記チューブ取付部に取付けられるケース取付部を有し前記デファレンシャルケースを挟んで左，右両側に配置された左，右のアクスルチューブと、
   前記デファレンシャルケース内に設けられ駆動源の駆動力を左，右の回転軸に分配するデファレンシャル機構と、
   前記デファレンシャルケースと前記左，右のアクスルチューブとの間にそれぞれ設けられ前記各回転軸の回転を減速する左，右の遊星歯車減速機構と、
   前記左，右のアクスルチューブ内に設けられ前記左，右の遊星歯車減速機構によって減速された回転が伝達される左，右のアクスル軸と、
   前記デファレンシャル機構を挟んで前記デファレンシャルケース内にそれぞれ設けられ前記左，右の回転軸に制動力を与える左，右のブレーキ機構とを備えてなる走行用アクスル装置において、
   前記遊星歯車減速機構は、前記デファレンシャルケースの内面側と前記アクスルチューブの内面側との間に跨って設けられ内周面に内歯車が形成された円筒状のリングギヤを有し、
   前記リングギヤには、前記デファレンシャルケースの前記チューブ取付部の内周面に嵌合するデファレンシャル側嵌合部と、前記アクスルチューブの前記ケース取付部の内周面に嵌合するチューブ側嵌合部とが設けられ、
   前記リングギヤのうち前記デファレンシャル側嵌合部に対応する内周面には、前記内歯車を切欠いた切欠き部が設けられていることを特徴とする走行用アクスル装置。
2. 前記ブレーキ機構は、前記回転軸と共に回転する回転ディスクと、前記回転ディスクを軸方向から挟んで対面し前記デファレンシャルケースに対して非回転状態に取付けられた非回転ディスクと、前記非回転ディスクを前記回転ディスクに押付けるピストンとにより構成され、
   前記リングギヤの前記デファレンシャル側嵌合部の軸方向端面は、前記ピストンとの間で前記回転ディスクと前記非回転ディスクとを挟持するディスク当接面として構成されていることを特徴とする請求項１に記載の走行用アクスル装置。

Images