JPH0728439Y2 - 多段遊星フアイナルドライブ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案は一般的にファイナルドライブ装置（最終減速装
置）に関し、特にモータと無限軌道車両の駆動スプロケ
ットとの間に介装されるコンパクトな多段遊星ファイナ
ルドライブ装置に関する。

背景技術 大型車輪のハウジングと無限軌道車両のファイナルドラ
イブ中に多段プラネタリ装置を採用することは知られて
いる。通常、所定の減速比を得るために二つの重ねられ
互いに連結された単純なプラネタリギヤセットが使用さ
れている。しかしこのような簡単な二段階システムで
は、実用上採用し得る最大減速比は約50:1に限定され
る。他のファイナルドライブ装置は一つのプラネットギ
ヤ群を有するプラネタリギヤセットを採用しており、こ
のファイナルドライブ装置は減速比の能力において二つ
のプラネタリギヤセットを有する装置よりも劣ってい
る。

掘削機に使用されているあるファイナルドライブ装置
は、互いに連結された通常の簡単なプラネタリギヤセッ
トを三つ含んでおり、これにより最終減速比約100:1を
得ている。さらにこのファイナルドライブ装置は、支持
スピンドルに取付けられた内部駐車ブレーキと、スピン
ドル内に部分的に取付けられた駆動モータと、回転ハウ
ジング構造を回転自在に支持する内部及び外部ベアリン
グレースを有する交差連結ローラベアリングアセンブリ
とを有することを特徴とする。この構成は一般的に非常
に満足すべきものであるが、多くの部品を必要とし、複
雑すぎるという欠点を有している。たとば一つの実施態
様においては、第１段階が三つのプラネットギヤを、第
２段階が四つのプラネットギヤを、そして第３段階が五
つのプラネットギヤをそれぞれ有している。さらに車両
を牽引するときに、入力軸を便宜良くファイナルドライ
ブ装置から取除くことができない。また交差連結ローラ
ベアリングアセンブリが比較的高価である。

よって、減速比100:1あるいはそれ以上を提供し、便利
なサービス機構を有している簡単で、堅固で且つコンパ
クトな多段遊星ファイナルドライブ装置が要望されてい
る。特にこのようなファイナルドライブ装置は、牽引目
的のために駆動モータから容易に取外すことができ、外
部カバーを外しただけでハウジング構造の中のプラネタ
リギヤシステムの簡単なチェックができるような構造を
していなければならない。またさらにこのような構造
は、比較的大きな直径のベアリング装置の使用に伴うコ
スト高をできるだけ小さくするように構成されるべきで
あり、支持スピンドルの横方向中央軸に沿うコンパクト
設計のためにモータが少なくとも部分的に支持スピンド
ル中に収納されるように構成されるのが望ましい。

考案の開示 本考案はこのような点に鑑みなされたものであり、その
目的とするところは、上述した従来技術の問題点を解決
した多段遊星ファイナルドライブ装置を提供することで
ある。

本考案の一つの側面によると、中空スピンドルと、中空
スピンドルに回動自在に取付けられたハウジング構造
と、中空スピンドルの中央軸に沿って伸長した入力軸
と、第１段階ギヤセット群と第２段階プラネタリギヤセ
ットとを有する所定の減速比でハウジング構造を駆動す
るプラネタリギヤ装置とから構成される多段遊星ファイ
ナルドライブ装置が提供される。

本考案の他の側面によると、多段遊星ファイナルドライ
ブ装置は、その中央軸に沿って中空スピンドル上に回転
自在に取付けられたハウジング構造と、ハウジング構造
に連結されハウジング構造と一緒に回転するリングギヤ
を有するプラネタリギヤ装置と、中空スピンドルに回転
自在に連結され、リングギヤに噛合う複数のプラネット
ギヤと、プラネットギヤに噛合う第２サンギヤと、第２
サンギヤに連結されたプラネットキャリアと、インプッ
トとして作用する第１サンギヤと、第１サンギヤの回転
に応じてトルクをプラネットキャリアとハウジング構造
に分配する複数のプラネットギヤ群とを有するプラネタ
リギヤ装置とから構成される。

望ましくは本考案の遊星ファイナルドライブ装置は、入
力軸により駆動される第１サンギヤと、第１プラネット
キャリア上に取付けられた複数のプラネットギヤ群と、
第１リングギヤとを有する第１段階ギヤセット群を特徴
とする。第１段階ギヤセット群に連結されている第２段
階プラネタリギヤセットは、第１プラネットキャリアに
より駆動される第２サンギヤと、中空スピンドル上に取
付けられている複数の第２プラネットギヤと、第２リン
グギヤとを有し、二つのリングギヤはハウジング構造と
共に回転するように連結されている。

本考案の他の側面によると、中空スピンドル上に回転自
在に取付けられたハウジング構造と、中空スピンドルを
通して概略中央軸に沿って伸長する入力軸と、入力軸の
回転に応じて所定の減速比でハウジング構造を駆動する
プラネタリギヤ装置とを含んだ遊星ファイナルドライブ
装置が提供される。ハウジング構造は第１トラフを画成
し、中空スピンドルは第２トラフを画成し、第１のワイ
ヤレース対が第１トラフ中に設けられており、第２のワ
イヤレース対が第２トラフ中に設けられており、推力を
対向する方向に伝達し高い半径方向負荷を伝達するため
に複数のローラベアリング要素が交差連結関係でワイヤ
レース中を回転する。望ましくは、ハウジング構造はケ
ースと、第１ワイヤレース対とローラベアリング要素と
をよく受け入れるためにケースとの間に第１トラフを画
成しケースに開放可能に連結されたリテイナとを含んで
いる。

考案を実施するための最良の実施態様 まず第１図を参照すると、従来の油圧モータ12により駆
動され無限軌道車両15のスプロケット14を駆動するのに
適した多段遊星ファイナルドライブ装置10が示されてい
る。望ましくは、油圧モータ12は固定容量の軸方向ピス
トン型であり、最大出力スピードが約3000rpmである。
本実施態様においては、複数のトラックシュー20の取付
けられた一般的な無端状トラックチェーン18のトラック
ピン16にスプロケット14が係合する。モータ及びファイ
ナルドライブ装置は、比較的保護された位置でトラック
シューの内部エッジ24及び外部エッジ22との間で横方向
にコンパクトに位置している。

車両15は支持メインフレーム26を有しており、ファイナ
ルドライブ装置10は、中空スピンドルあるいは固定車輪
支持部材28と環状シールリテイナ30を含んでいる。環状
シールリテイナ30は、メインフレーム26を貫通するボル
ト32により中空スピンドルに取付けられている。モータ
12は複数のボルト34により着脱可能にスピンドルに取付
けられており、外部表面にスプラインの形成された出力
軸36が横方向に展開された水平中央軸38に沿って配置さ
れている。スピンドル28はモータを固定的に支持するだ
けでなく、ハウジング構造40及びこのハウジング構造に
着脱可能に取付けられたスプロケット14を回転自在に支
持する。一般的に、ハウジング構造40は、外部カバー4
1、概略筒状のケース42、内部シール及びベアリングリ
テイナ43を含む三つの主要部品を有している。さらに、
スピンドル28はその間に駐車ブレーキ機構44を支持し、
二段階プラネタリギヤ手段46の支持を提供する。環状シ
ールリングアセンブリ47が固定リテイナ30と回転リテイ
ナ43との間に位置しており、ハウジング構造と共に密封
された室49を画成する。

軸方向外部の第１サンギヤ50と、外部方向に向かうネジ
の形成された盲穴51と、軸方向内側の外部スプライン結
合52とを有する浮動入力ピニオン軸48が中央軸38に沿っ
て配置されている。第３図に最も良く示されるように、
内部スプライン56と外部スプライン58とを有する管状ア
ダプタ部材54が、入力軸のスプライン結合52とモータ12
のスプラインの形成された出力軸36とを連結するために
使用される。

第３図にはっきりと示されている駐車ブレーキ機構44を
参照すると、駐車ブレーキ機構44は中空スピンドル28中
に形成された内部スプライン60と、内部スプラインに連
結された複数の環状プレート62と、通常の摩擦物質をそ
の上に有する複数の環状ディスク64とを含んでいる。環
状ディスク64は環状プレート62と交互に配置されてお
り、アダプタ部材54の外部スプライン58に連結されてい
る。スピンドル28はまた、中央軸38と同一軸線上に配置
され内部方向に向かう複数のネジ付盲穴69を有する段付
環状ピストン68を受け入れるのに適した、内側方向に向
う段付カウンタボア66を画成している。通常タイプの二
つの環状シールアッセンブリ70がスピンドル28中に着座
しており、ピストンと係合してスピンドルとピストンと
の間に環状室72を画成している。第１図に示されている
ように、スピンドル28中の内部通路74は油圧流体により
室72を選択的に加圧するために外部の管路76に連通して
いる。これによりピストンが図において右方向、すなわ
ち複数の開口79の形成された端部プレート78方向に移動
する。端部プレート78は、スピンドルの環状溝82中に取
付けられた保持リング80により着脱可能に取付けられ
る。一対のベルビル（Belleville）圧縮スプリング84が
ピストンと端部プレートとの間に背中合せに配置されて
おり、室72中に油圧が作用しないときに、図においてピ
ストンを左方向に付勢して駐車ブレーキ機構のプレート
とディスクとを共にクランプするようにしている。これ
によりアダプタ部材54、モータの出力軸36、入力軸48を
回転不能に保持している。

ファイナルドライブ装置10は、さらに中空スピンドル28
上にハウジング構造40を回転自在に取付け、スプロケッ
ト14上の全ての負荷をプラネタリギヤ装置46から有効に
除去するワイヤレース交差ローラベアリングアセンブリ
86を特徴とする。すなわち、ハウジング構造40が半径方
向内側に向く環状トラフ88を画成し、スピンドル28が半
径方向外側に向かう環状トラフ90を画成している。一対
の外部リングあるいはワイヤレース92が着脱可能に外部
トラフ88に取付けられており、他の一対の内部リングあ
るいはワイヤレース94が着脱可能に内部トラフ90に取付
けられている。望ましくは、ワイヤレース92,94は硬化
ベアリング鋼より形成されており、断面概略三角形状を
している。ワイヤレース92,94は真直ぐな棒状体から実
質上閉鎖された円に形成されており、図示しない角度付
けされたジョイントを有している。組立時にスピンドル
の大径部分に適合するために内部ワイヤレースは僅かば
かり開くことができるが、ケース42とシール及びベアリ
ングリテイナ43がトラフの中央部分に位置している横方
向に展開された環状ジョイント96において分離可能であ
るので、外部ワイヤレースは組立時にトラフ88中に単に
軸方向に取付けられる。概略円筒状の複数のローラベア
リング要素98が第４図に示されているように、その軸を
交互に十字型に交差するような関係でワイヤレース92、
94の周囲に取付けられている。これらの軸の交差したロ
ーラベアリング要素98が半径方向及び軸方向の推力に有
効に対抗する。第４図は望ましくはナイロン等のプラス
チックにより形成された複数のスペーサ100を図示して
おり、これらのスペーサ100は交互に配置されたローラ
ベアリング要素98と親密に適合するように形状付けられ
ている。

次に第２図に最も良く示されている二段階プラネタリギ
ヤ装置46を参照すると、この二段階プラネタリギヤ装置
46は第１段階ギヤセット群（第１段階クラスタギヤセッ
ト）102と一つの第２段階プラネタリギヤセット104とを
含んでいる。ギヤセット群102は、三つのプラネットシ
ャフト108が固着されたプラネットキャリア106と、ロー
ラあるいはニードルベアリングアッセンブリ112を介し
て各々のプラネットシャフト上に回転自在に取付けられ
たクラスタプラネットギヤ（プラネットギヤ群）110を
含んでいる。各々のクラスタプラネットギヤ110は、幅
が広くて比較的直径の小さな第２プラネットギヤ116
と、この第２プラネットギヤ116上にスプライン結合118
及び保持リング120により着脱可能に取付けられた比較
的幅の狭い大きな直径の第１プラネットギヤ114とを有
している。第２プラネットギヤ116は反応リングギヤ122
に噛合ってこの反応リングギヤ122内で回転し、反応リ
ングギヤ122は第２リングギヤ124を介してケース42に連
結されてケースと共に回転する。反応リングギヤ122と
第２リングギヤ124とはスプライン結合126と第２リング
ギヤ内に着座している保持リング128とにより互いに連
結されている。ケース42に内部スプライン130が形成さ
れており、第２リングギヤ124の概略中央部に外部スプ
ライン132が形成されていて、これらのスプラインの噛
合い結合によりトルク負荷に対する所定の最小量の遊び
を提供している。

第２段階プラネットギヤセット104は第２リングギヤ124
を介してトルクを伝達し、入力軸48を内包しスプライン
結合136を介してプラネットキャリア106により駆動され
る第２サンギヤ134を含んでいる。三つのプラネットシ
ャフト138が中空スピンドル28の先端部に形成されてい
て固定第２プラネットキャリアとして作用し、三対の対
向するテーパ状のローラベアリングアセンブリ140が取
付けられている。これらのベアリングアセンブリイの適
当なセッティングは、保持プレート142と各々のプラネ
ットシャフトの端部に螺合されるボルト146により着脱
可能にスピンドルのプラネットシャフトに取付けられた
シム144とにより得られる。第２プラネットギヤ148が各
々のベアリングアセンブル対140に回転自在に取付けら
れており、第２プラネットギヤ内に取付けられ、ベアリ
ングアセンブリ対140間の半径方向内側に伸長している
保持リング150により軸方向中央位置に保持されてい
る。

第２サンギヤ134の軸方向内側への動きは、スピンドル2
8に取付けられ断面Ｌ型形状のスラストリング152により
限定されている。対応する断面形状を有するスラストリ
ング154がプラネットキャリア106の外端部に固着されて
おり、このためプラネットキャリア106と第２サンギヤ1
34の軸方向外側への動きがカバー41との接触により限定
される。カバー41には中央軸38を貫通してネジ付ボア15
6が形成されており、環状シール部材160を介してプラグ
158がネジ付ボア156に螺合している。

カバー41は概略その断面形状がＣ形状をしており、複数
のボルト162により着脱可能にケース42に取付けられて
いる。カバー41は内向きの環状ショルダ164を画成して
おり、ケース42が外向きの環状ショルダ166を画成して
いる。第２リングギヤ124が所定の自由度をもってこれ
ら二つのショルダの間に取付けられている。

産業上の利用可能性 しかして、油圧モータ12の出力軸36は約3000rpmまでの
実質上いかなる速度でも駆動することができる。十分な
流体圧を室72中に導入して、駐車ブレーキ機構を解除し
たと仮定すると、モータの回転がアダプタ部材54、入力
軸48及び第１サンギヤ50を同一速度で駆動する。プラネ
タリギヤ装置46の一つの実施態様のギヤの歯数を表１に
示す。

表１より第１段階ギヤセット群102の減速比は、 となる。

また、第２段階プラネタリギアセット104の減速比は、 となる。

よって全体の減速比は各段階の減速比の和であるから、
本実施態様においては113.21となる。もしモータの出力
軸36とサンギヤ50が113.21rpmの速度で回転されると、
ハウジング40とスプロケット14はモータの回転方向と逆
方向に1rpmの速度で回転される。ギアセット群102の出
力トルクは、プラネットキャリア106から第２サンギア1
34に伝達される第１伝達路を介して約68％が伝達され、
プラネットギヤ116から反応リングギヤ122に伝達される
第２伝達路を介して約14％が伝達される。作業現場にお
いてプラネタリギヤ装置46の修理等を行なう場合には、
ボルト162を緩めてケース42からカバー41を取除くこと
により容易に必要な修理等を達成することができる。プ
ラネタリギヤ装置46のいかなる部品もカバーには固着さ
れていず、上述の修理に邪魔になる部品もないというこ
とに注意すべきである。このときには、ほんとんど半径
方向から第１段階のギヤセット群102を目視することが
でき、あるいはより細かく点検するために第２リングギ
ヤ124と共に第１段階ギヤセット群102を軸方向に取除く
ことができる。もし必要ならば第２サンギヤ134を除去
することができ、プラネットギヤ148を目により点検す
ることができる。

他の特徴としては、カバー41からプラグ158を取外すだ
けで入力ピニオン軸48をボア156を通して軸方向外側に
引出せることである。図示されてはいないが、軸48の端
部に設けられたネジ付ボア51中に工具を差込んでこのよ
うな解体作業を容易にすることができる。このようにし
て駆動モータ12をプラネタリギヤ装置46から非連結状態
にすることができ、モータにいかなる反流体流を起こさ
ずして車両を牽引することができる。

他方、車両のメインフレーム26から遊星ファイナルドラ
イブ装置10全体を取外したい場合には、ボルト32を取外
し流体管路を遊星ファイナルドライブ装置10から取外す
だけで良い。点検のためにボルト34を外すだけで駆動モ
ータ12を容易に取外すことができる。これによりカバー
41を開けずしてあるいはプラネタリギヤ装置46に影響を
与えずして、直ちに駐車ブレーキ機構44及びその多くの
構成部品に近付くことができる。

第３図に示されている駐車ブレーキ機構44の組立及び／
あるいは分解作業の間、ピストンが内側方向に移動して
端部プレート78中に軸方向に十分収容されるまで、端部
プレート78の開口79を通して図示しない複数個のボルト
をボア69に螺合することにより、ピストン68をスプリン
グ84の機械的負荷から解放することが望ましい。これに
より環状アダプタ部材54の外部スプライン58とディスク
64の歯との整合をより便利に達成することができる。

交差ベアリングアセンブリ86は、中央軸38を横切ってス
プロケット14の中央を通過する面168中に位置するのが
望ましく、ベアリングアセンブリを受け入れるトラフ90
は中空スピンドル28と一体的に形成されている。この一
個のベアリングアセングリ86はワイヤレースを有しない
通常の一対の離間したテーパ状ローラベアリングアセン
ブリよりも経済的であり、外部ハウジング構造トラフ88
が結合部96で分離可能であるので分解あるいは組立によ
り便利である。さらにワイヤレースはある程度不整合に
配置されても良いので、分離したワイヤレース92及び94
を使用することにより、重ね合せ部品の遊び交差を得る
ことができる。

図示されてはいないが、クラスタ反応リングギヤ122は
カバー41あるいはケース42に直接連結されていても良
い。しかし図示された実施態様は、トルク負荷がカバー
41を通して印加されないので、すなわち長時間の使用に
よりリークの可能性のあるカバーとケースとの間の結合
部を通してトルク負荷が印加されないので、より有利で
ある。

上述の説明により明らかなように、多段階遊星ファイナ
ルドライブ装置10は簡単で、牽牢で、コンパクトで且つ
非常にサービス性が良い。一方では、多段階遊星ファイ
ナルドライブ装置10は、通常減速比が50:1に限定されて
いる普通の二重プラネタリギヤセットよりも高い減速比
を提供することができ、他方では、それほど多くの構成
部品及び費用を要せずに三重プラネタリギヤセットに対
応する減速比である100:1の減速比を提供できる。さら
に、遊星ファイナルドライブ装置10はスプロケット14を
回転自在に取付け支持するワイヤレース交差ローラベア
リングアセンブリ86を特徴とする。

【図面の簡単な説明】

第１図はスプロケットと無限軌道車両のトラックチェー
ンと駆動関係にある本考案の多段遊星ファイナルドライ
ブ装置の概略断面図、 第２図はプラネタリギヤ装置をより詳細に図示するため
の第１図の外側部分の拡大破断断面図、 第３図はローラベアリングアセンブリ支持装置及び内部
駐車ブレーキ機構をより詳細に図示するための第１図の
内側部分の拡大破断断面図、 第４図は交差連結ローラベアリングアセンブリをより詳
細に図示するための第３図IV-IV線に沿う破断図であ
る。 10……多段遊星ファイナルドライブ装置、12……油圧モ
ータ、14……スプロケット、15……無限軌道車両、18…
…トラックチェーン、20……トラックシュー、26……メ
インフレーム、36……出力軸、40……ハウジング構造、
41……外部カバー、42……ケース、44……駐車ブレーキ
機構、46……二段階プラネタリギヤ手段、48……浮動入
力ピニオン軸、50……第１サンギヤ、62……環状プレー
ト、64……環状ディスク、86……ワイヤレース交差ロー
ラベアリングアセンブリ、102……第１段ギヤセット
群、104……第２段プラネタリギヤセット、134……第２
サンギヤ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ケース（42）とこのケース（42）上に着脱
   可能に取り付けられた外部カバー（41）とを含み、中空
   スピンドル（28）上に取り付けられたハウジング構造
   （40）と、中空スピンドル（28）を通って概略中心軸線
   （38）に沿って伸長した入力軸（48）とを有する車両
   （15）の多段遊星ファイナルドライブ装置（10）におい
   て、 入力軸（48）の回転に応じて比較的高い所定の減速比に
   よりハウジング構造（40）を駆動する遊星ギヤ手段（4
   6）を備え、 前記遊星ギヤ手段（46）は、プラネットキャリア（10
   6）と、個々に第１プラネットギヤ（114）と該第１プラ
   ネットギヤ（114）よりも小径でそれと連動して回転す
   る第２プラネットギヤ（116）とを有するプラネットキ
   ャリア（106）上に取り付けられた複数のプラネットギ
   ヤ群（110）と、第２プラネットギヤ（116）に噛合う第
   １リングギヤ（122）とを有する第１段階ギヤセット群
   （102）と、 前記ギヤセット群（102）のプラネットキャリア（106）
   により駆動されるサンギヤ（134）と、第２リングギヤ
   （124）と、第２リングギヤ（124）及びサンギヤ（13
   4）に噛合う複数の第３プラネットギヤ（148）とを有す
   る第２段階プラネタリギヤセット（104）とから構成さ
   れ、 前記第２リングギヤ（124）はスプライング結合により
   前記ケース（42）に連結され、前記第１リングギヤ（12
   2）は他のスプライング結合により前記第２リングギヤ
   （124）に連結されており、前記ギヤセット群（102）は
   入力軸（48）により駆動される第１プラネットギヤ（11
   4）に反応してカバー（41）と独立して第１リングギヤ
   （122）を介してトルクをケース（42）及びプラネタリ
   ギヤセット（104）に伝達し、前記プラネタリギヤセッ
   ト（104）は第２リングギヤ（124）を介してケース（4
   2）にトルクを伝達し、中空スピンドル（28）に対抗し
   て反応することを特徴とする多段遊星ファイナルドライ
   ブ装置。