JPH10159914A - 遊星歯車減速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高強度の遊星歯車を安価に製造し、かつ遊星
歯車、太陽歯車等の寿命を向上する。 【解決手段】 プレス加工等の鍛造成形によって形成し
た歯車を軸方向に重ね合わせて遊星歯車を形成する場合
に、大きな歯厚寸法Ｔ1 となる各歯部３８の一端部３８
Ａ側を内向きに定め、各歯車を重ね合わせる構成として
いる。従って、各歯車の各歯部３８間に段差が無くな
り、該各歯部３８が太陽歯車やリングギヤの内歯車に片
当たりするのを防止できる。また、遊星歯車の各歯部３
８は全体形状が中央が山形となったクラウニング形状と
なるから、各歯部３８の一部に荷重が集中するのを防止
することができる。これにより、遊星歯車の製造コスト
の低減と太陽歯車、遊星歯車等の寿命の向上とを両立す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベル、油
圧クレーン等の履帯駆動装置、油圧クレーン用のロープ
ウィンチ等に用いて好適な遊星歯車減速装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、遊星歯車減速装置は、太陽歯車
と、該太陽歯車と内歯車とに噛合して設けられた遊星歯
車と、該遊星歯車を支持するキャリアとからなる１段ま
たは複数段の減速歯車機構を備えている。

【０００３】また、この従来技術による遊星歯車減速装
置では、前記減速歯車機構を複数段、例えば３段設けた
場合、１段目の減速歯車機構、２段目の減速歯車機構、
３段目の減速歯車機構と減速されるに従ってトルクが大
きくなる。このため、２段目、３段目の遊星歯車は１段
目の遊星歯車に比べて歯幅寸法を順次大きくし、丈夫に
形成しなくてはならない。特に、最終段となる３段目の
減速歯車機構には高トルクが作用するため、３段目の遊
星歯車は、その歯幅寸法を大きくして高強度に形成する
必要がある。しかし、遊星歯車の歯幅を大きくすると、
歯車を加工するための時間や費用を要してしまい、製造
コストが嵩むという問題がある。

【０００４】そこで、このような問題を解消し、高強度
の遊星歯車を安価に製造して用いている遊星歯車減速装
置として、例えば特開平４−１３１５４１号公報（以
下、他の従来技術という）によるものが知られている。
この他の従来技術による遊星歯車減速装置は、例えばプ
レス加工等の鍛造成形によって形成された歯幅寸法の小
さい歯車を複数枚重ね合わせて１個の歯車とすることに
より、高強度な遊星歯車を安価に製造するというもので
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した他
の従来技術による遊星歯車減速装置では、プレス加工に
よって形成した歯幅寸法の小さい歯車を複数枚重ね合わ
せて一つの遊星歯車を形成している。

【０００６】しかし、歯車を例えばプレス加工によって
形成した場合には、各歯部の歯筋形状が成形時の「だ
れ」によってテーパ状となってしまう。このため、プレ
ス加工した歯車を仕上げ加工を施さずに重ね合わせる
と、重ね合わせた歯車の境界部で各歯部間に段差が形成
されることがある。これにより、各歯部間に段差が形成
された遊星歯車を使用すると、該遊星歯車が太陽歯車や
内歯車に片当たりし、太陽歯車や内歯車が損傷したり、
段差部分に荷重が集中して遊星歯車に歯欠け等の損傷が
生じることがあり、これらの歯車の寿命が低下するとい
う問題がある。

【０００７】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、本発明の目的は、高強度の遊星歯車を安
価に製造でき、かつ遊星歯車、太陽歯車等の寿命を向上
できるようにした遊星歯車減速装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による遊星歯車減
速装置は、太陽歯車と、歯幅の小さい複数枚の歯車を軸
方向に重ねて形成され、該太陽歯車と内歯車とに噛合し
て設けられた遊星歯車と、該遊星歯車を支持するキャリ
アとからなる１段または複数段の減速歯車機構を備えて
なる。

【０００９】そして、上述した課題を解決するために、
請求項１の発明による遊星歯車減速装置が採用する構成
の特徴は、前記遊星歯車は、歯筋形状が歯幅方向にテー
パ状をなした２枚の歯車を向きを定めて重ね合わせ、中
央が山形となったクラウニング形状をなした重ね歯車と
して構成したことにある。

【００１０】このように構成したことにより、歯筋形状
が歯幅方向にテーパ状をなした２枚の歯車を向きを定め
て重ね合わせるだけで遊星歯車を容易に形成することが
できる。また、遊星歯車の歯筋形状は中央が山形となっ
たクラウニング形状となるから、２枚の歯車を重ね合わ
せたときの境界部に段差が形成されるのを防止でき、遊
星歯車の一部に荷重が集中するのを防止することができ
る。

【００１１】請求項２の発明による遊星歯車減速装置が
採用する構成の特徴は、前記遊星歯車は、歯筋形状が歯
幅方向にストレートな歯車を中央に位置させ、両側に歯
筋形状が歯幅方向にテーパ状をなした２枚の歯車を向き
を定めて重ね合わせ、中央が山形となったクラウニング
形状をなした重ね歯車として構成したことにある。

【００１２】このように構成したことにより、歯筋形状
が歯幅方向にストレートな歯車を中央に位置させ、両側
に歯筋形状が歯幅方向にテーパ状をなした２枚の歯車を
向きを定めて重ね合わせるだけで遊星歯車を容易に形成
することができる。また、遊星歯車の歯筋形状は中央が
山形となったクラウニング形状となるから、中央の歯車
と両側の２枚の歯車を重ね合わせたときの境界部に段差
が形成されるのを防止でき、遊星歯車の一部に荷重が集
中するのを防止することができる。さらに、中央に位置
する歯車の枚数や歯幅寸法を適宜変更することにより、
遊星歯車の歯幅寸法を変更することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
遊星歯車減速装置を添付図面に従って詳細に説明する。

【００１４】まず、図１ないし図４は本発明の第１の実
施例を示している。

【００１５】図中、１は車体の機枠（図示せず）等に固
着される円筒状の支持部材で、該支持部材１の一端側に
は油圧モータ２が取付けられ、他端側には後述するハブ
１３、ナット１４等が取付けられている。

【００１６】３は有蓋筒状のハウジングで、該ハウジン
グ３は支持部材１の外周側に位置するドラム４と、内周
側に内歯車５Ａが設けられたリングギヤ５と、該リング
ギヤ５を施蓋する底蓋６とから大略構成される。また、
前記ドラム４は主軸受７を介して支持部材１に回転自在
に支持され、その外周側には履帯駆動用のスプロケット
８がボルト９を介して取付けられている。また、前記リ
ングギヤ５はボルト１０を介してドラム４に固着され、
前記底蓋６はボルト１１を介してリングギヤ５に固着さ
れている。さらに、前記底蓋６の内側には軸中心に位置
して後述する１段目の太陽歯車１７の先端面と摺接する
ライナ１２が嵌合されている。

【００１７】さらに、前記主軸受７は支持部材１の他端
側に取付けられたハブ１３およびナット１４により軸方
向に位置決めされている。ここで、ハブ１３は内周側が
支持部材１に、外周側がキャリア３５にスプライン結合
されており、これによって、支持部材１に対するキャリ
ア３５の回転を規制している。

【００１８】１５は油圧モータ２の回転出力を導出する
回転軸で、該回転軸１５の一端側は油圧モータ２と連結
され、他端側は底蓋６に向けて延在している。また、回
転軸１５の他端側には１段目の太陽歯車１７が形成され
ている。

【００１９】１６は１段目の減速歯車機構で、該減速歯
車機構１６は、図２に示す如く、回転軸１５の先端側に
形成された太陽歯車１７と、該太陽歯車１７とリングギ
ヤ５の内歯車５Ａとに噛合するように配設され、該太陽
歯車１７の周囲を自転しつつ公転する遊星歯車１８と、
該遊星歯車１８を軸受１９を介して回転自在に支持する
ピン２０と、該ピン２０が固着され、遊星歯車１８の公
転を後述する次段の太陽歯車２４に伝達するキャリア２
１と、該キャリア２１、前記遊星歯車１８および軸受１
９の両端面に接するように設けられた一対のスラストプ
レート２２，２２とから構成されている。

【００２０】一方、２３は中間減速段となる２段目の減
速歯車機構で、該減速歯車機構２３は回転軸１５に遊嵌
され、１段目のキャリア２１にスプライン結合してキャ
リア２１の公転のみが伝達される太陽歯車２４と、該太
陽歯車２４とリングギヤ５の内歯車５Ａとに噛合し、該
太陽歯車２４の周囲を自転しつつ公転する遊星歯車２５
と、該遊星歯車２５を軸受２６を介して回転自在に支持
するピン２７と、該ピン２７が固着され、遊星歯車２５
の公転を後述の最終段の太陽歯車３１に伝達するキャリ
ア２８と、該キャリア２８、前記遊星歯車２５および軸
受２６の両端面に接するように設けられた一対のスラス
トプレート２９，２９とから構成されている。

【００２１】また、３０は最終減速段となる３段目の減
速歯車機構で、該減速歯車機構３０は回転軸１５に遊嵌
され、２段目のキャリア２８スプライン結合してキャリ
ア２８の公転のみが伝達される太陽歯車３１と、該太陽
歯車３１とリングギヤ５の内歯車５Ａとに噛合し、該太
陽歯車３１の周囲で自転する遊星歯車３２と、該遊星歯
車３２を軸受３３を介して回転自在に支持するピン３４
と、該ピン３４が固着されると共に、ハブ１３にスプラ
イン結合され、支持部材１に対して回転方向に位置決め
されたキャリア３５と、該キャリア３５、前記遊星歯車
３２および軸受３３の両端面に接するように設けられた
一対のスラストプレート３６，３６とから構成され、該
キャリア３５は支持部材１の他端に当接して軸方向の位
置決めがなされている。また、前記遊星歯車３２は、図
３に示す如く、後述する歯車３７を軸方向に重ね合わせ
ることにより所望の歯幅寸法を有する重ね歯車として形
成されている。

【００２２】そこで、遊星歯車３２を形成する各歯車３
７について説明するに、該各歯車３７は、プレス加工等
の鍛造成形によって歯幅寸法の小さい平歯車として形成
されている。また、各歯車３７の内周側は軸受３３を介
してピン３４が挿通されるピン挿通穴３７Ａとなり、外
周側には多数の歯部３８（２個のみ図示）が形成されて
いる。

【００２３】ところで、各歯車３７は、プレス加工で仕
上げられているため、成形時の「だれ」によって各歯部
３８の歯筋形状は、図４に示すように、その一端部３８
Ａで大きな歯厚寸法Ｔ1 となり、他端部３８Ｂで小さな
歯厚寸法Ｔ2 となるテーパ状に形成されている。

【００２４】従って、遊星歯車３２を形成するために各
歯車３７を重ね合わせる場合には、大きな歯厚寸法Ｔ1
となる各歯部３８の一端部３８Ａ側を内向きに定め、各
歯車３７を重ね合わせる。これにより、各歯車３７の各
歯部３８は、大きな歯厚寸法Ｔ1 となる一端部３８Ａ同
士が当接されるから、各歯部３８間に段差が生じること
はない。しかも、当接された各歯部３８は、中央部で大
きな歯厚寸法Ｔ1 となり、両端側で小さな歯厚寸法Ｔ2
となるから、全体として中央が山形となったクラウニン
グ形状となる。

【００２５】本実施例による遊星歯車減速装置は上述の
如き構成を有するもので、次に、その作動について説明
する。

【００２６】まず、油圧モータ２により回転軸１５を回
転させると、その回転は太陽歯車１７、遊星歯車１８、
キャリア２１等からなる１段目の減速歯車機構１６によ
って所定の減速比をもって減速され、遊星歯車１８の公
転のみがキャリア２１から２段目の太陽歯車２４へと出
力される。そして、太陽歯車２４、遊星歯車２５、キャ
リア２８等からなる２段目の減速歯車機構２３は前記キ
ャリア２１からの回転をさらに所定の減速比で減速し、
遊星歯車２５の公転のみをキャリア２８から最終段の太
陽歯車３１へと出力する。さらに、太陽歯車３１、遊星
歯車３２、キャリア３５等からなる最終段の減速歯車機
構３０では、キャリア３５が支持部材１に対し回転方向
に位置決めされているから、前記キャリア２８からの回
転出力を所定の減速比で減速しつつ、太陽歯車３１から
遊星歯車３２を介してリングギヤ５へと伝達し、該リン
グギヤ５およびドラム４等からなるハウジング３に大き
な回転トルクを発生させる。

【００２７】この際、最終段の減速歯車機構３０では、
遊星歯車３２の歯幅寸法を大きく形成しているから、遊
星歯車３２の強度を高めることができ、大きなトルクを
確実に受承することができる。さらに、遊星歯車３２の
歯部（各歯部３８）を中央が山形となったクラウニング
形状としているから、各歯部３８の一部に荷重が集中す
るのを防止している。

【００２８】そして、油圧モータ２の回転出力は各減速
歯車機構１６，２３，３０により順次減速されて大トル
クとなってハウジング３に伝達され、スプロケット８に
巻回される履帯を低速回転で駆動し、油圧ショベル（い
ずれも図示せず）等を走行させる。

【００２９】かくして、本実施例によれば、プレス加工
等の鍛造成形によって形成した歯車３７を軸方向に重ね
合わせて遊星歯車３２を形成する場合に、大きな歯厚寸
法Ｔ1 となる各歯部３８の一端部３８Ａを内向きに定
め、各歯車３７を重ね合わせる構成としている。これに
より、各歯部３８間の境界部の段差を無くすことがで
き、該各歯部３８が太陽歯車３１やリングギヤ５の内歯
車５Ａに片当たりするのを防止して、遊星歯車３２、太
陽歯車３１等の損傷を防止することができる。しかも、
遊星歯車３２の歯部、即ち各歯部３８の全体形状を中央
が山形となったクラウニング形状としているから、各歯
部３８を太陽歯車３１等に対して一様に当接させること
ができ、各歯部３８の一部に荷重が集中して異常摩耗等
が発生するのを防止することができる。

【００３０】この結果、プレス加工によって形成した安
価な歯車３７を用いて遊星歯車３２を形成した場合で
も、該遊星歯車３２を高強度に形成することができ、か
つ太陽歯車３１、リングギヤ５Ａ等の損傷を防止するこ
とができる。これにより、遊星歯車３２の製造コストの
低減と太陽歯車３１、遊星歯車３２、リングギヤ５Ａ等
の寿命の向上とを両立することができる。

【００３１】次に、図５および図６は本発明の第２の実
施例を示し、本実施例の特徴は、遊星歯車を３枚の歯車
から形成したことにある。

【００３２】４１は前記第１の実施例による遊星歯車３
２に代えて用いられる本実施例による遊星歯車で、該遊
星歯車４１は、後述する第１の歯車４２と第２の歯車４
４とを軸方向に重ね合わせることにより重ね歯車として
形成されている。

【００３３】４２は遊星歯車４１の軸方向中央に配設さ
れた第１の歯車で、該第１の歯車４２の内周側はピン挿
通穴４２Ａとなり、外周側には多数の歯部４３，４３，
…（２個のみ図示）が形成されている。ここで、第１の
歯車４２は、プレス加工の後にシェーピング加工によっ
て仕上げられており、これによって、各歯部４３の歯筋
形状は、大きな歯厚寸法Ｔ3 をもって歯幅方向の全長に
亘りストレートな平歯車として形成されている。

【００３４】４４，４４は第１の歯車４２を挟むように
遊星歯車４１の両側に配設された第２の歯車で、該第２
の歯車４４は、前記第１の実施例で述べた歯車３７とほ
ぼ同様に、その内周側がピン挿通穴３７Ａとなり、外周
側には多数の歯部４５，４５，…（２個のみ図示）が形
成されている。

【００３５】また、各歯車４４は、プレス加工で仕上げ
られているため、成形時の「だれ」によって各歯部４５
の歯筋形状は、図６に示すように、その一端部４５Ａで
大きな歯厚寸法Ｔ3 となり、他端部４５Ｂで小さな歯厚
寸法Ｔ4 となるテーパ状をした平歯車として形成されて
いる。

【００３６】従って、遊星歯車４１を形成するために各
歯車４２，４４を重ね合わせる場合には、中央に第１の
歯車４２を配設し、該第１の歯車４２を挟むように各第
２の歯車４４を両側に配設する。このときには、大きな
歯厚寸法Ｔ3 となる各歯部４５の一端部４５Ａ側を内向
きに定め、各第２の歯車４４を第１の歯車４２に重ね合
わせる。これにより、各第２の歯車４４の各歯部４５
は、大きな歯厚寸法Ｔ3となる一端部４５Ａが第１の歯
車４２の各歯部４３に当接されるから、各歯部４３，４
５間に段差が生じることはない。しかも、当接された各
歯部４３，４５は、中央部で大きな歯厚寸法Ｔ3 とな
り、両端側で小さな歯厚寸法Ｔ4 となるから、全体とし
て中央が山形となったクラウニング形状となる。

【００３７】かくして、このように構成された本実施例
においても、前記第１の実施例とほぼ同様の作用効果を
得ることができるが、特に、本実施例では、歯筋形状が
歯幅方向でストレートの第１の歯車４２を挟んで各第２
の歯車４４を配設することにより遊星歯車４１を形成し
ているから、第１の歯車４２の歯幅寸法、枚数を適宜変
更することにより、遊星歯車４１の歯幅寸法を容易に変
更することができ、他の遊星歯車減速装置にも適用する
ことができる。

【００３８】なお、前記各実施例では、最終減速段とな
る３段目の減速歯車機構３０の遊星歯車３２を各歯車３
７，４２，４４から形成した場合を例に挙げて説明した
が、これに替えて、例えば、複数枚の歯車からなる遊星
歯車を１段目、２段目の減速歯車機構に設けられた遊星
歯車に適用してもよい。

【００３９】また、前記各実施例では、遊星歯車減速装
置を３段の減速歯車機構１６，２３，３０によって構成
する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限る
ものではなく、１段、２段または４段以上の減速歯車機
構を有する遊星歯車減速装置に適用してもよい。

【００４０】さらに、前記各実施例では、最終段のキャ
リア３５を支持部材１に固定する最終段キャリア固定型
の遊星歯車減速装置を例示したが、内歯車を支持部材１
側に設け、最終段のキャリアをハウジングに固定してな
る最終段キャリア回転型の遊星歯車減速装置に適用して
もよい。

【００４１】

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１の発明によ
れば、歯筋形状が歯幅方向にテーパ状をなした２枚の歯
車を向きを定めて重ね合わせて遊星歯車を形成すること
により、該遊星歯車を中央が山形となったクラウニング
形状をなした重ね歯車として構成することができる。こ
れにより、２枚の歯車を向きを定めて重ね合わせるだけ
で遊星歯車を容易に形成することができる。また、遊星
歯車の歯筋形状を中央が山形となったクラウニング形状
とすることができるから、２枚の歯車を重ね合わせたと
きの境界部に段差が形成されるのを防止でき、太陽歯
車、遊星歯車、内歯車等の損傷を防止することができ
る。

【００４２】従って、例えば各歯車を安価なプレス加工
によって形成し、その歯筋形状がテーパ状となった場合
でも、この歯車を用いて高強度の遊星歯車を形成するこ
とができるから、遊星歯車の製造コストの低減と太陽歯
車、遊星歯車、内歯車等の寿命の向上とを両立すること
ができる。

【００４３】請求項２の発明によれば、歯筋形状が歯幅
方向にストレートな歯車を中央に位置させ、両側に歯筋
形状が歯幅方向にテーパ状をなした２枚の歯車を向きを
定めて重ね合わせて遊星歯車を形成することにより、該
遊星歯車を中央が山形となったクラウニング形状をなし
た重ね歯車として構成することができる。これにより、
両側に位置する歯車の向きを定めて中央に位置する歯車
に重ね合わせるだけで遊星歯車を容易に形成することが
できる。また、遊星歯車の歯筋形状を中央が山形となっ
たクラウニング形状とすることができるから、中央の歯
車と両側の歯車とを重ね合わせたときの境界部に段差が
形成されるのを防止でき、太陽歯車、遊星歯車、内歯車
等の損傷を防止することができる。

【００４４】この結果、例えば両側の歯車を安価なプレ
ス加工によって形成し、その歯筋形状がテーパ状となっ
た場合でも、この歯車を用いて高強度の遊星歯車を形成
することができるから、遊星歯車の製造コストの低減と
太陽歯車、遊星歯車、内歯車等の寿命の向上とを両立す
ることができる。また、中央に位置する歯筋形状がスト
レートな歯車の枚数や歯幅寸法を適宜変更することによ
り、遊星歯車の歯幅寸法を変更することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による遊星歯車減速装置
を示す縦断面図である。

【図２】図１中の要部を拡大して示す要部拡大縦断面図
である。

【図３】図２中の遊星歯車を拡大して示す拡大縦断面図
である。

【図４】遊星歯車の歯部を示す図３中の矢示IV−IV方向
からみた断面図である。

【図５】本発明の第２の実施例による遊星歯車を示す図
３と同様位置からみた拡大縦断面図である。

【図６】遊星歯車の歯部を示す図５中の矢示VI−VI方向
からみた断面図である。

【符号の説明】

５ リングギヤ ５Ａ 内歯車 １６，２３，３０ 減速歯車機構 １７，２４，３１ 太陽歯車 １８，２５，３２，４１ 遊星歯車 ２１，２８，３５ キャリア ３７ 歯車 ４２ 第１の歯車 ４４ 第２の歯車 Ｔ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 ，Ｔ4 歯厚寸法

フロントページの続き (72)発明者 井川 裕二 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機エ ンジニアリング株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 太陽歯車と、歯幅の小さい複数枚の歯車
   を軸方向に重ねて形成され、該太陽歯車と内歯車とに噛
   合して設けられた遊星歯車と、該遊星歯車を支持するキ
   ャリアとからなる１段または複数段の減速歯車機構を備
   えてなる遊星歯車減速装置において、 前記遊星歯車は、歯筋形状が歯幅方向にテーパ状をなし
   た２枚の歯車を向きを定めて重ね合わせ、中央が山形と
   なったクラウニング形状をなした重ね歯車として構成し
   たことを特徴とする遊星歯車減速装置。
2. 【請求項２】 太陽歯車と、歯幅の小さい複数枚の歯車
   を軸方向に重ねて形成され、該太陽歯車と内歯車とに噛
   合して設けられた遊星歯車と、該遊星歯車を支持するキ
   ャリアとからなる１段または複数段の減速歯車機構を備
   えてなる遊星歯車減速装置において、 前記遊星歯車は、歯筋形状が歯幅方向にストレートな歯
   車を中央に位置させ、両側に歯筋形状が歯幅方向にテー
   パ状をなした２枚の歯車を向きを定めて重ね合わせ、中
   央が山形となったクラウニング形状をなした重ね歯車と
   して構成したことを特徴とする遊星歯車減速装置。