遊星歯車減速機の潤滑装置

【課題】油浴潤滑を採用した遊星歯車減速機において、遊星歯車を支持する軸受の潤滑油に金属摩耗粉等の異物が混入しても軸受内部に浸入することを防止し、その長寿命化を図ることである。
【解決手段】遊星歯車１４を支持する遊星ピン１５の軸心に油穴２１を設け、その油穴２１に直交しこれより小径の規制ピン２５が前記遊星ピンに差し込まれ、油穴２１の内径と規制ピン２５の外径の差によって油中の異物の通過を阻止し得る大きさのスキマ２６が形成された構成とした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、建設機械等に用いられる遊星歯車減速機の潤滑装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建設機械の走行・旋回用の減速機として、一般に遊星歯車減速機（以下、単に「減速機」という場合がある。）が用いられ、その遊星歯車と遊星ピンと間に介在される転がり軸受として通常はニードル軸受が使用され、そのニードル軸受を始めとする減速機の潤滑方式としては油浴潤滑が採用されることが多い。
【０００３】
油浴潤滑においては、油面が概ね減速機中心付近に設定され、減速機が駆動されると、キャリヤによって連結された複数の遊星歯車が自転しつつ公転して、
油槽中の潤滑油（以下、単に「油」という。）に出入りし、油に浸かったときに遊星ピンに設けられた油穴から油が流入し、遊星歯車の軸受に供給される（特許文献１）。
【０００４】
特許文献１に開示された遊星歯車減速機の潤滑装置においては、遊星ピンの油穴の開放端に、油面から出た場合に内部の油の流出を防止するための蓋部材や一方向弁を設ける構成が開示されている。油中においては、蓋部材や一方向弁等は開放状態にあり、油が自然に流入するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１６９２３７号公報（図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、減速機の運転中には各歯車（太陽歯車、遊星歯車及び内歯歯車）の噛み合い面等において金属の摩耗粉が発生し、これらが油中に混入することが避けられない。このため、摩耗粉を含んだ油が遊星ピンの油穴から遊星歯車内に浸入し、その軸受の転動体が摩耗粉を噛み込みながら転がることにより、圧痕を発生させ、軸受を短寿命化させる恐れがある。
【０００７】
そこで、この発明は、歯車の摩耗粉等の異物が油中に混入しても、軸受寿命に影響を及ぼすような大きな異物が遊星歯車の内部に浸入することを防止することにより、軸受の長寿命化を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題を解決するために、この発明に係る遊星歯車減速機の潤滑装置は、遊星歯車とこれを支持する遊星ピンの間に転がり軸受が介在され、前記遊星ピンの軸心に少なくとも一端部が開放された油穴及び前記油穴と直交し両端部が前記遊星ピンの外径面に開放された分岐穴が設けられ、油浴潤滑によって前記油穴及び分岐穴を経て前記転がり軸受に給油するようにした遊星歯車減速機の潤滑装置において、前記油穴に直交しこれより小径の規制ピンが前記遊星ピンに差し込まれ、前記油穴の内径と規制ピンの外径の差によって油中の異物の通過を阻止し得る大きさのスキマが形成された構成としたものである。
【０００９】
具体的には、前記油穴の内径と規制ピンの外径の差によって当該規制ピンの両側において油中の異物の通過を阻止し得る大きさのスキマが形成された構成がとられる。また、油中の異物の通過を阻止し得るスキマの大きさは、０．０３ｍｍ以上、０．１ｍｍ未満に設定される。
【発明の効果】
【００１０】
前記のように、油穴の内径と規制ピンの外径の差によるスキマによって、遊星歯車の軸受に金属摩耗粉等の異物が供給されることが防止でき、遊星軸受の長寿命化を図ることができる。また、前記のスキマを作りために、特別なフィルターを使用することがなく、単に所定径の規制ピンを油穴に直交するように設けるだけで、フィルターの機能を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施形態１の遊星歯車減速機の一部断面図である。
【図２】図２は、図１のＸ１−Ｘ１線の拡大断面図である。
【図３】図３は、図２のＸ２−Ｘ２線の拡大断面図である。
【図４】図４は、図１の他の例のＸ１−Ｘ１線の拡大断面図である。
【図５】図５は、図１の他の例のＸ１−Ｘ１線の拡大断面図である。
【図６】図６は、図１の他の例のＸ１−Ｘ１線の拡大断面図である。
【図７】Ｐ／Ｃ（Ｐ：動等価荷重、Ｃ：基本定格荷重）と寿命修正係数（ａＮ）の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明を実施するための形態を添付図面に基づいて説明する。
[実施形態１]
【００１３】
図１から図３に示した実施形態１は、遊星歯車減速機の潤滑装置に関するものである。この場合の遊星歯車減速機は、入力軸１１、その入力軸１１と同軸状態に取り付けられた太陽歯車１２、太陽歯車１２の外径側において減速機のケーシング（図示省略）に同心状態に固定された内歯歯車１３、太陽歯車１２と内歯歯車１３との間に介在され周方向の等配位置（図示の場合は４個所）に配置された複数個の遊星歯車１４、各遊星歯車１４の回転を支持する遊星ピン１５、すべての遊星ピン１５を回転自在な状態に連結した環状のキャリヤ１６、キャリヤ１６と同心状態に一体に設けられた出力軸１７とにより構成される。
【００１４】
図２に示したように、遊星歯車１４を支持する遊星ピン１５との間にはニードル軸受１８が介在される。遊星ピン１５は、遊星歯車１４の両側に突き出す長さに形成され、突き出した部分の一方を突き出し部１９、他方を突き出し部２０と称する。遊星ピン１５の軸心に油穴２１が貫通状態に設けられ、その油穴２１の中間部分において分岐穴２２が交差部２３において直交するように設けられる。分岐穴２２の両端部は遊星ピン１５の外径面に開放される。
【００１５】
前記両側の突き出し部１９、２０において前記油穴２１に直交する規制ピン穴２４がそれぞれ設けられる。各規制ピン穴２４は油穴２１より小径であり、それぞれ突き出し部１９、２０の外径面に開放される。
【００１６】
各規制ピン穴２４にそれぞれ規制ピン２５が緊密に差し込まれる。規制ピン２５の外径Ｂは、油穴２４の内径Ａより小さく設定され、その差２ａ（図３参照）の１／２の大きさａのスキマ２６が規制ピン２５の両側に形成される。
【００１７】
前記の各スキマ２６は、ここを通過する油中の異物を捕捉するフィルターの役目をなすべく、その大きさａは、０．０３ｍｍ以上、０．１ｍｍ未満が望ましい。０．０３０ｍｍ以上とするのは、０．０３ｍｍ未満の微細な異物は軸受寿命に対する影響を無視することができる一方、油の流れを阻害しないようにするためである。０．１ｍｍ未満とするのは、０．１ｍｍ以上の大きい異物を噛み込むと軸受寿命が格段に低下するからである。
【表１】

【００１８】
前記のスキマ２６は一種のフィルターであると見ることができるものであるところ、フィルターのメッシュサイズと潤滑油の汚染状況の関係について、表１に示すものが知られている。これによると、メッシュサイズが３０μｍ（０．０３ｍｍ）未満の場合の汚染状況は「清浄」「極めて清浄」となっている。また、メッシュサイズが１００μｍ（０．１ｍｍ）を超えると「強度汚染」「重度汚染」となっている。
【００１９】
また、転がり軸受の寿命についての修正された計算式に含まれる寿命修正係数（ａＮ）は、図５に示したように、「清浄」「極めて清浄」の場合は十分に大きい数値であり、長寿命となるのに対し、「強度汚染」「重度汚染」の場合は１未満となり、軸受寿命が短くなる傾向があることが分かる。
【００２０】
前記の突き出し部１９は、遊星歯車１４との間に滑り軸受２８を介して前記のキャリヤ１６が嵌合固定される。また、他方の突き出し部２０にも遊星歯車１４との間にサイドワッシャ２８を介して抜け止め部材２７が嵌合固定される。抜け止め部材２４は、各遊星ピン１５ごとに個別の部材であってもよいが、キャリヤ１６と同様の環状の部材であってもよいし、キャリヤ１６と一体になっていてもよい。前記の突き出し部１９、２０に嵌合固定されたキャリヤ１６及び抜け止め部材２７によって、前記規制ピン２５の抜け止めが図られる。
【００２１】
実施形態１に係る遊星歯車減速機の潤滑装置は以上のように構成され、次にその作用について説明する。
【００２２】
この場合の減速機の潤滑方式は油浴潤滑が採用され、減速機を概ねその中心付近まで（図１の油面Ｌ参照）浸す。減速機が駆動されると、遊星歯車１４は自転しつつ公転して油内に出入りする。油中にあるとき油穴２１に流入した油は、前記のスキマ２６を通過し、分岐穴２２を経てニードル軸受１８側に供給される。前記スキマ２６において油に混入している摩耗粉その他の異物が捕捉される。これにより、ニードル軸受１８へ供給される油は浄化され、軸受寿命を延ばすことができる。
【００２３】
図４に示した変形例１は、油穴２１の一端部が開放されて、他端部は交差部２３の部分で閉鎖された場合の例である。この場合は、規制ピン穴２４は突き出し部１９の部分に設けられ、その規制ピン穴２４に緊密に差し込まれた規制ピン２５によって前記のスキマ２６（図３参照）が形成される。
【００２４】
図５に示した変形例２は、前記の規制ピン穴２４を両側の突き出し部１９、２０に嵌合されたキャリヤ１６及び抜け止め部材２７に貫通するように設け、その規制ピン穴２４にそれぞれ規制ピン２５を緊密に差し込んだ構成である。各規制ピン２５は、それぞれキャリヤ１６及び抜け止め部材２７にまで貫通されるため、キャリヤ１６及び抜け止め部材２７を遊星ピン２５に結合する作用を兼ねる。規制ピン２５と油穴２１との交差部分において、スキマ２６（図３参照）が形成されることは、前述の場合と同様である。
【００２５】
図６に示した変形例３は、変形例１の場合（図４参照）と同様に、油穴２１の一端部が開放されて、他端部は交差部２３の部分で閉鎖された場合の例である。この場合は、規制ピン穴２４は突き出し部１９及びキャリヤ１６に渡り貫通するように設けられ、その規制ピン穴２４に規制ピン２５が緊密に嵌入される。規制ピン２５と油穴２１との交差部分において、スキマ２６（図３参照）が形成されることは、前述の場合と同様である。
【符号の説明】
【００２６】
１１入力軸
１２太陽歯車
１３内歯歯車
１４遊星歯車
１５遊星ピン
１６キャリヤ
１７出力軸
１８ニードル軸受
１９、２０突き出し部
２１油穴
２２分岐穴
２３交差部
２４規制ピン穴
２５規制ピン
２６スキマ
２７抜け止め部材
２８サイドワッシャ

【特許請求の範囲】
【請求項１】
遊星歯車とこれを支持する遊星ピンの間に転がり軸受が介在され、前記遊星ピンの軸心に少なくとも一端部が開放された油穴及び前記油穴と直交し両端部が前記遊星ピンの外径面に開放された分岐穴が設けられ、油浴潤滑によって前記油穴及び分岐穴を経て前記転がり軸受に給油するようにした遊星歯車減速機の潤滑装置において、前記油穴に直交しこれより小径の規制ピンが前記遊星ピンに差し込まれ、前記油穴の内径と規制ピンの外径の差によって油中の異物の通過を阻止し得る大きさのスキマが形成されたことを特徴とする遊星歯車減速機の潤滑装置。
【請求項２】
前記遊星ピンが前記遊星歯車の両側に一定長さ突き出し、その突き出し部にキャリヤその他の部材が嵌合され、前記規制ピンが前記部材を貫通して前記遊星ピンに差し込まれたことを特徴とする請求項１に記載の遊星歯車減速機の潤滑装置。
【請求項３】
前記転がり軸受が、ニードル軸受であることを特徴とする請求項１又は２に記載の遊星歯車減速機の潤滑装置。
【請求項４】
前記油穴が、前記遊星ピンの両端部に開放され、前記規制ピンが前記両端部に対応した２個所において当該遊星ピンに差し込まれたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の遊星歯車減速機の潤滑装置。
【請求項５】
前記油穴の一端部が閉鎖され、前記規制ピンが開放端に対応した１箇所において当該遊星ピンに差し込まれたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の遊星歯車減速機の潤滑装置。
【請求項６】
前記油穴の内径と規制ピンの外径の差によって当該規制ピンの両側において油中の異物の通過を阻止し得る大きさのスキマが形成されたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の遊星歯車減速機の潤滑装置。
【請求項７】
前記油中の異物の通過を阻止し得るスキマの大きさが、０．０３ｍｍ以上、０．１ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の遊星歯車減速機の潤滑装置。
【請求項８】
転がり軸受を介して遊星歯車を支持する遊星歯車減速機の遊星ピンにおいて、その軸心に少なくとも一端部が開放された油穴及び前記油穴と直交し両端部が前記遊星ピンの外径面に開放された分岐穴が設けられ、前記油穴に直交しこれより小径の規制ピンが前記遊星ピンに差し込まれ、前記油穴の内径と規制ピンの外径の差によって油中の異物の通過を阻止し得る大きさのスキマが形成されたことを特徴とする遊星歯車減速機の遊星ピン。
【請求項９】
入力軸、その入力軸と同軸状態に取り付けられた太陽歯車、前記太陽歯車の外径側に同心状態に固定された内歯歯車、前記太陽歯車と内歯歯車との間に介在された複数個の遊星歯車、前記各遊星歯車の回転を支持する遊星ピン、前記各遊星ピンを回転自在な状態に連結したキャリヤ、前記キャリヤと同心状態に設けられた出力軸からなる遊星減速機において、前記遊星歯車の軸受の潤滑装置として、請求項１から７のいずれかに記載の潤滑装置を用いたことを特徴とする遊星歯車減速機。
【請求項１０】
入力軸、その入力軸と同軸状態に取り付けられた太陽歯車、前記太陽歯車の外径側に同心状態に固定された内歯歯車、前記太陽歯車と内歯歯車との間に介在された複数個の遊星歯車、前記各遊星歯車の回転を支持する遊星ピン、前記各遊星ピンを回転自在な状態に連結したキャリヤ、前記キャリヤと同心状態に設けられた出力軸からなる遊星減速機において、前記遊星ピンとして請求項８に記載の遊星ピンを用いたことを特徴とする遊星歯車減速機。

【図１】