JPH0712180A - 遊星歯車減速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 キャリアとピニオンシャフトとの連結を、複
数のピンを介して行うことにより、結合部の強度アップ
を図る。 【構成】 ピニオンシャフト３１の外周面に６０°毎に
挿嵌溝３２，３２，…を形成すると共に、キャリア３３
の挿通穴３４の内周面に６０°毎に挿嵌溝３５，３５，
…を形成する。そして、各挿嵌溝３２，３５の間に６本
のピンを挿嵌する。これにより、キャリア３３からの応
力が集中するのを防止し、減速歯車機構からの回転力Ｆ
を効率的にピニオンシャフト３１に伝達する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば油圧ショベル等
の建設機械に設けられ、走行用油圧モータまたは旋回モ
ータ等の回転を減速するのに好適に用いられる遊星歯車
減速装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４ないし図１０に従来技術による遊星
歯車減速装置としての油圧ショベルの旋回モータ用減速
装置を例に挙げて示す。

【０００３】図中、１は下部走行体、２は該下部走行体
１上に旋回可能に搭載された上部旋回体を示し、該上部
旋回体２は旋回フレーム３を有し、該旋回フレーム３上
には運転室４，機械室５およびカウンタウエイト６等が
設けられている。７は上部旋回体２の前部に位置して旋
回フレーム３に俯仰動可能に設けられた作業装置を示
し、該作業装置７は土砂等の掘削作業を行なうようにな
っている。

【０００４】８は下部走行体１と上部旋回体２との間に
配設された旋回装置を示し、該旋回装置８は、外部から
圧油が給排されることにより出力軸９Ａを回転駆動する
油圧モータからなる回転源としての旋回モータ９と、該
旋回モータ９の回転を減速して旋回輪１０に伝える遊星
歯車減速装置１１とから大略構成され、旋回輪１０は図
５に示す如く、内周面に内歯１２Ａが全周に亘って形成
された内輪１２と、旋回フレーム３に固着された外輪１
３と、該外輪１３と内輪１２との間に多数個配設され、
内輪１２に対して外輪１３が旋回フレーム３と共に回転
（旋回）するのを補償するボール１４（１個のみ図示）
とからなっている。ここで、該旋回輪１０の内輪１２は
下部走行体１のフレームを構成する丸胴１Ａ等に固着さ
れ、外輪１３は内輪１２の周囲を各ボール１４を介して
旋回フレーム３と共に回転（旋回）するようになってい
る。

【０００５】１５は遊星歯車減速装置１１の本体を構成
するハウジングを示し、該ハウジング１５は図５に示す
如く、段付の略円筒状に形成され、下端側の下フランジ
１６Ａが旋回フレーム３上に複数のボルト１７，１７，
…を介して固着された下側ハウジング１６と、該下側ハ
ウジング１６の上フランジ１６Ｂ上に設けられ、内周面
に内歯車としての各内歯１８Ａが全周に亘って形成され
た略円筒状の上側ハウジング１８と、該上側ハウジング
１８の上端側を施蓋し、前記旋回モータ９が取付けられ
たカバー１９とから構成され、該カバー１９および上側
ハウジング１８には軸方向に複数のボルト挿通穴１９
Ａ，１８Ｂ，…が穿設されている。そして、該各ボルト
挿通穴１９Ａ，１８Ｂにはそれぞれ長尺ボルト２０，２
０，…が挿通され、該各長尺ボルト２０はカバー１９お
よび上側ハウジング１８を下側ハウジング１６の上フラ
ンジ１６Ｂ上に一体的に固着している。

【０００６】２１は下側ハウジング１６に軸受２２，２
３を介して回転自在に支持された回転部材としてのピニ
オンシャフトを示し、該ピニオンシャフト２１の上端側
外周には全周に亘って外歯２１Ａ，２１Ａ，…が形成さ
れ、該各外歯２１Ａは後述するキャリア２８の各内歯２
８Ｇと噛合することにより、ピニオンシャフト２１を旋
回モータ９の回転に基づき回転させる。

【０００７】また、該ピニオンシャフト２１の下端側は
旋回フレーム３の下側へと突出してピニオン２１Ｂとな
り、該ピニオン２１Ｂは旋回輪１０の内輪１２に形成さ
れた内歯１２Ａと噛合している。そして、該ピニオンシ
ャフト２１は旋回輪１０に対しピニオン２１Ｂと共に内
輪１２の内歯１２Ａを介して自転しつつ公転し、この公
転力によりハウジング１５を介して旋回フレーム３を下
部走行体１上で旋回させる。

【０００８】２４はカバー１９の下側に位置して上側ハ
ウジング１８内に配設された減速歯車機構を示し、該減
速歯車機構２４は、旋回モータ９の出力軸９Ａにスプラ
イン結合された太陽歯車２５と、該太陽歯車２５と上側
ハウジング１８の各内歯１８Ａとに噛合し、該太陽歯車
２５の周囲を自転しつつ公転する例えば３個の遊星歯車
２６，２６，…（図７参照）と、該各遊星歯車２６を各
支持ピン２７を介して回転自在に支持し、該各遊星歯車
２６の公転をピニオンシャフト２１に伝達するキャリア
２８とから構成されている。

【０００９】ここで、該減速歯車機構２４のキャリア２
８は鋳造等の手段により図１０に示す如く成型され、略
円板状に形成された上，下の支持板２８Ａ，２８Ｂと、
該支持板２８Ａ，２８Ｂ間を連結すべく上下方向に延
び、周方向に所定間隔をもって離間した例えば３本の連
結部２８Ｃ，２８Ｃ，…と、下側の支持板２８Ｂから下
向きに突出したボス部２８Ｄとから大略構成されてい
る。

【００１０】そして、該キャリア２８の支持板２８Ａに
はピン挿嵌穴２８Ｅ，２８Ｅ，…が、支持板２８Ｂには
ピン嵌合穴２８Ｆ，２８Ｆ，…がそれぞれ形成され、該
各ピン嵌合穴２８Ｅ，２８Ｆには各遊星歯車２６を回転
自在に支持した各支持ピン２７の両端側が圧入嵌合され
ている。また、キャリア２８の支持板２８Ｂおよびボス
部２８Ｄ内周側には各ピン嵌合穴２８Ｆに比較的近接し
て内歯２８Ｇ，２８Ｇ，…が全周に亘って形成され、該
各内歯２８Ｇはピニオンシャフト２１の各外歯２１Ａに
噛合して該各外歯２１Ａと共にスプライン結合部２９を
構成している。そして、該スプライン結合部２９はピニ
オンシャフト２１をキャリア２８と一体回転させ、減速
歯車機構２４によって減速された旋回モータ９の回転を
ピニオンシャフト２１に大きな回転トルクをもって伝達
する。

【００１１】このように構成される油圧ショベルでは、
下部走行体１上で上部旋回体２を旋回させる場合に、旋
回モータ９に外部から圧油を給排すると出力軸９Ａが回
転し、この回転は遊星歯車減速装置１１のハウジング１
５内で減速歯車機構２４の太陽歯車２５から各遊星歯車
２６に伝えられ、該各遊星歯車２６は太陽歯車２５と上
側ハウジング１８の各内歯１８Ａとに噛合することによ
り、太陽歯車２５の周囲を自転しつつ公転し、この公転
をキャリア２８からスプライン結合部２９を介してピニ
オンシャフト２１に伝えるので、旋回モータ９の回転は
大きく減速され、ピニオンシャフト２１に高トルクの回
転が伝えられる。

【００１２】そして、該ピニオンシャフト２１のピニオ
ン２１Ｂは旋回輪１０の内歯１２Ａに噛合し、該旋回輪
１０は内歯１２が下部走行体１のフレームに固着され、
外輪１３が上部旋回体２の旋回フレーム３に固着されて
いるから、ピニオン２１Ｂは内輪１２の内歯１２Ａを介
して自転しつつ公転し、この公転がピニオンシャフト２
１からハウジング１５を介して旋回フレーム３に伝達さ
れ、上部旋回体２全体が下部走行体１上で旋回されるよ
うになる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、旋回モータ９の回転を減速してピニオンシ
ャフト２１に高トルクの回転力を伝えるときに、各遊星
歯車２６の公転を各支持ピン２７を介してキャリア２８
に伝え、該キャリア２８の回転をスプライン結合部２９
を介してピニオンシャフト２１に伝える構成であるか
ら、スプライン結合部２９を構成する各外歯２１Ａ，各
内歯２８Ｇは図８に例示する矢示Ｆ方向の回転力が各支
持ピン２７から伝えられるときに、該各支持ピン２７の
近傍でスプライン歯元応力が高くなる。

【００１４】特に、従来技術では、図９に示すようにス
プライン結合部２９を構成する各歯２１Ａ，２８Ｇの歯
元すみ肉半径が小さく形成されているため、歯元応力は
特に高くなり、この部分の外歯２１Ａ，内歯２８Ｇが損
傷され易い。

【００１５】この場合、ピニオンシャフト２１は鋼材等
からなり熱処理により高強度に形成できるものの、キャ
リア２８は図１０に示す如く複雑な形状を有するため
に、鋳鉄等の比較的強度の低い材料で形成しているか
ら、特にキャリア２８の内歯２８Ｇは早期に損傷され易
いという問題がある。

【００１６】また、歯元すみ肉半径を大きくするために
は歯底径を大きくすることになり、歯元から歯先までの
寸法が長くなって、一歯当たりのモーメントが大きくな
るため、支持ピン２７の近傍部では前述と同様に内歯２
８Ｇが早期に損傷され易いという問題がある。

【００１７】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、本発明はキャリアと回転部材とを高い強
度をもって結合することができ、信頼性を向上できると
共に、伝達する回転トルクを増大させることができるよ
うにした遊星歯車減速装置を提供することを目的として
いる。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明が採用する構成の特徴は、１段または複数
段の減速歯車機構のうち最終段のキャリアには回転部材
が挿通される挿通穴を形成し、該キャリアの挿通穴と前
記回転部材の外周面との間には周方向に離間して複数の
ピン挿嵌部を形成し、該各ピン挿嵌部に複数のピンを嵌
着することにより、前記キャリアと回転部材とを結合し
たことにある。

【００１９】また、前記各ピンは軸方向両端が小径とな
り中間部が大径となるように、軸方向に曲率をもって延
びる円柱状に形成することが望ましい。

【００２０】

【作用】上記構成により、従来技術のようにスプライン
結合部を形成することなく、キャリアの公転を複数のピ
ンを介して回転部材に伝達することができる。そして、
各ピン挿嵌部および各ピンを断面円形状に形成すれば、
キャリアの各ピン挿嵌部等に応力集中が発生するのを確
実に緩和でき、該キャリアの強度を高めることができ
る。

【００２１】また、前記各ピンを軸方向に曲率を有する
円柱状に形成すれば、キャリアと回転部材との間に軸方
向の位置ズレ，傾きが発生したときでもピンに余分な応
力が加わるのを防止でき、両者の間で回転力を確実に伝
達することができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図３に基
づき説明する。なお、実施例では前述した図４ないし図
１０に示す従来技術と同一の構成要素に同一の符号を付
し、その説明を省略するものとする。

【００２３】まず、本発明の第１の実施例を図１および
図２に示す。

【００２４】図中、３１は回転部材を構成するピニオン
シャフトを示し、該ピニオンシャフト３１は従来技術で
述べたピニオンシャフト２１とほぼ同様に形成されてい
るものの、本実施例のピニオンシャフト３１の上端側外
周面には周方向に所定寸法だけ離間してピン挿嵌部とし
てのピン挿嵌溝３２，３２，…（６０°毎に６個）が円
弧状または半円形状に形成されている。

【００２５】３３は減速歯車機構２４の一部を構成する
キャリアを示し、該キャリア３３は鋳鉄等の材料により
従来技術で述べたキャリア２８とほぼ同様に形成され、
各支持ピン２７が圧入嵌合される各ピン嵌合穴３３Ａを
有すると共に、その下端側には前記ピニオンシャフト３
１が挿通される挿通穴３４が形成されているものの、該
キャリア３３の挿通穴３４には周方向に所定寸法をもっ
て離間し、前記ピニオンシャフト３１の各ピン挿嵌溝３
２に対応してピン挿嵌部としてのピン挿嵌溝３５，３
５，…（６０°毎に６個）が円弧状または半円形状に形
成されている。そして、該各ピン挿嵌溝３５はキャリア
３３の各ピン嵌合穴３３Ａから可及的に大きく離れて位
置するように、例えば各ピン嵌合穴３３Ａに対してキャ
リア３３の周方向に３０°以上の角度間隔をもって形成
されている。

【００２６】３６，３６，…は前記各ピン挿嵌溝３２，
３５に対応する外径寸法をもって円柱状に形成されたピ
ンとしての固定ピンを示し、該各固定ピン３６は高強度
材料により、キャリア３３の挿通穴３４にほぼ対応する
長さ寸法をもって形成され、前記ピニオンシャフト３１
の各ピン挿嵌溝３２およびキャリア３３の各ピン挿嵌溝
３５に嵌着される。そして、該各固定ピン３６は前記各
ピン挿嵌溝３２，３５間に図２に示す如く嵌着されるこ
とにより、ピニオンシャフト３１とキャリア３３とを一
体化し、減速歯車機構２４で発生する所定トルクをもっ
たキャリア３３の公転を各固定ピン３６を介してピニオ
ンシャフト３１に伝えるようになっている。

【００２７】本実施例は上述の如き構成を有するもの
で、その基本的作動については従来技術によるものと格
別差異はない。

【００２８】然るに、本実施例においては、ピニオンシ
ャフト３１とキャリア３３とを周方向に離間した例えば
６本の固定ピン３６を用いて結合し、ピニオンシャフト
３１の外周面とキャリア３３の挿通穴３４との間には、
該各固定ピン３６が嵌着される各ピン挿嵌溝３２，３５
を円弧状または半円形状に形成したから、減速歯車機構
２４の各支持ピン２７からキャリア３３に伝えられる矢
示Ｆ方向の回転力を、該キャリア３３の挿通穴３４に形
成した各ピン挿嵌溝３５，各固定ピン３６およびピニオ
ンシャフト３１の各ピン挿嵌溝３２を介してピニオンシ
ャフト３１に確実に伝達できる。

【００２９】また、各ピン挿嵌溝３２，３５を円弧状ま
たは半円形状に形成し、各固定ピン３６をこれらに対応
して断面円形状に形成したから、応力集中が発生するの
を効果的に緩和でき、大きな回転力が作用してもキャリ
ア３３の各ピン挿嵌溝３５等が損傷されるのを長期に亘
って確実に防止できる。

【００３０】従って、本実施例では、キャリア３３を鋳
鉄等の比較的強度の低い材料で形成した場合でも、該キ
ャリア３３とピニオンシャフト３１とを各固定ピン３６
で結合することにより、この結合部の強度アップを効果
的に図ることができ、伝達すべき回転トルクを増大させ
ることができる。

【００３１】さらに、前記各固定ピン３６は、機種によ
って径寸法および本数を適宜設定することで、各機種に
合った適切な回転トルクを伝達させることができる等、
種々の効果を奏する。

【００３２】次に、図３は本発明の第２の実施例を示
し、本実施例では前記第１の実施例と同一の構成要素に
同一の符号を付し、その説明を省略するものとするに、
本実施例の特徴は、前記第１の実施例で用いた各固定ピ
ン３６に替えて、軸方向両端が小径部４１Ａ，４１Ａと
なり、中間部が大径部４１Ｂとなった軸方向に曲率を有
する各固定ピン４１を用いたことにある。

【００３３】このように構成することにより本実施例で
は、キャリア３３とピニオンシャフト３１とが軸方向に
位置ズレして傾いた場合でも、このときの位置ズレや傾
きを各固定ピン４１の軸方向の曲率により吸収でき、キ
ャリア３３の公転をピニオンシャフト３１に確実に伝達
できる。

【００３４】さらに、各固定ピン４１が各ピン挿嵌溝３
２，３５に対して片当たりするのを防止でき、各固定ピ
ン４１および各ピン挿嵌溝３２，３５の寿命を延ばすこ
とができる。

【００３５】なお、前記各実施例では、ハウジング１５
内に１段の減速段からなる減速歯車機構２４を設けるも
のとして述べたが、これに替えて、ハウジング１５内に
２段以上の減速段からなる減速歯車機構を設けるように
してもよい。

【００３６】また、前記各実施例では、油圧ショベルの
旋回モータ用減速装置を例に挙げて説明したが、本発明
はこれに限らず、例えば走行用油圧モータの遊星歯車減
速装置または油圧クレーンのロープウインチ等、他の建
設機械における遊星歯車減速装置にも適用できる。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述した通り本発明によれば、キャ
リアの挿通穴と回転部材の外周面との間には周方向に離
間して複数のピン挿嵌部を形成し、該各ピン挿嵌部に複
数のピンを嵌着するようにしたから、キャリアと回転部
材とを一体化し、キャリアと回転部材との結合を強固に
できると共に、この結合部で応力集中が発生するのを緩
和でき、結合部が早期に損傷されるのを効果的に防止で
きる。そして、各ピンにより結合部の強度アップを図る
ことによって、信頼性を向上でき、伝達すべき回転トル
クを増大させることができる。

【００３８】また、前記各ピンは軸方向両端側が小径と
なり、中間部が大径となるように、軸方向に曲率をもっ
た円柱状に形成すれば、キャリアと回転部材とが軸方向
に位置ズレして傾斜した場合でも、この位置ズレや傾き
をピンの軸方向の曲率により吸収でき、各ピンが各ピン
挿嵌部に対して片当たりするのを防止でき、該各ピン挿
嵌部およびピンの寿命を延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例による遊星歯車減速装置の要部を
示す拡大断面図である。

【図２】図１中の矢示II−II方向断面図である。

【図３】第２の実施例に用いられるピンの側面図であ
る。

【図４】従来技術による油圧ショベルを示す全体図であ
る。

【図５】図４中に示す旋回モータ用減速装置の拡大縦断
面図である。

【図６】図５中の遊星歯車減速装置の要部を示す拡大断
面図である。

【図７】図６中の矢示VII −VII 方向断面図である。

【図８】図６中の矢示VIII−VIII方向断面図である。

【図９】図８中のａ部を拡大して示す要部拡大断面図で
ある。

【図１０】図５中のキャリアを拡大して示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ 下部走行体 ２ 上部旋回体 ３ 旋回フレーム ９ 旋回モータ（回転源） １０ 旋回輪 １１ 遊星歯車減速装置 １５ ハウジング １８Ａ 内歯（内歯車） ２４ 減速歯車機構 ２５ 太陽歯車 ２６ 遊星歯車 ２７ 支持ピン ３１ ピニオンシャフト（回転部材） ３２，３５ ピン挿嵌溝（ピン挿嵌部） ３３ キャリア ３３Ａ ピン嵌合穴 ３４ 挿通穴 ３６，４１ 固定ピン ４１Ａ 小径部 ４１Ｂ 大径部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内周面に内歯車が形成され、外部に回転
   源が設けられる筒状のハウジングと、該ハウジング内に
   回転可能に設けられ、前記回転源によって回転駆動され
   る回転部材と、前記回転源の回転を減速して該回転部材
   に伝達すべく前記ハウジング内に設けられ、太陽歯車、
   該太陽歯車と前記内歯車に噛合する遊星歯車および該遊
   星歯車を回転自在に支持するキャリアからなる１段また
   は複数段の減速歯車機構とを備えてなる遊星歯車減速装
   置において、前記減速歯車機構のうち最終段のキャリア
   には前記回転部材が挿通される挿通穴を形成し、該キャ
   リアの挿通穴と前記回転部材の外周面との間には周方向
   に離間して複数のピン挿嵌部を形成し、該各ピン挿嵌部
   に複数のピンを嵌着することにより、前記キャリアと回
   転部材とを結合したことを特徴とする遊星歯車減速装
   置。
2. 【請求項２】 前記各ピンは軸方向両端が小径となり中
   間部が大径となるように、軸方向に曲率をもって延びる
   円柱状に形成してなる請求項１記載の遊星歯車減速装
   置。