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技術 スラストプレート

出願人 NTN株式会社
発明者 福澤覚
出願日 2017年9月29日 (2年0ヶ月経過) 出願番号 2017-189434
公開日 2019年4月25日 (5ヶ月経過) 公開番号 2019-065899
状態 未査定
技術分野 すべり軸受 減速機2
主要キーワード 円環平板状 円盤中心 ロープウィンチ 多角断面 中空円盤状 遊星歯車軸 PA樹脂 潤滑溝
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年4月25日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

潤滑不良によるスラストプレート自体の摩耗を防止するスラストプレートを提供することを目的とする。

解決手段

スラストプレート1は、遊星歯車装置に使用され、該装置を構成する遊星歯車キャリアとの間に介装され、一方のスラスト面1aが遊星歯車と当接し、他方のスラスト面1bがキャリアと当接するものであって、両スラスト面1a、1bのそれぞれに溝2、3を有し、溝2、3内に繊維が植毛された植毛部5を有する。

概要

背景

建設機械である油圧ショベル油圧クレーンなどの走行装置旋回装置、油圧クレーン用ロープウィンチなどにおける減速機構として遊星歯車装置が利用されている。遊星歯車装置は、太陽歯車を中心として、複数の遊星歯車自転しつつ公転する構造を有する。遊星歯車は、太陽歯車とリングギアとの間に配置され、これらと噛合する歯車であり、遊星歯車軸によりキャリアに回転自在に支持されている。また、キャリアは、遊星歯車の公転運動を拾う円環状の部材であり、略中央で太陽歯車の駆動軸を支持し、円環の外周側で略等間隔に遊星歯車軸を支持している。このような構造において、遊星歯車の端面とキャリアの座面の間に、スラストプレートを介在させている。このスラストプレートは、中空円盤状摺動部材であり、遊星歯車とキャリアの摺接による摩耗を抑制するために設けられている。

このスラストプレートは、遊星歯車が回転した場合に、遊星歯車の端面のみでなく、キャリアの座面とも相対回転する。このため、相対回転の程度によっては、キャリアの座面の縁が摩耗するおそれがある。また、これを防止するためにスラストプレートのキャリアに対する相対回転を防止する構造を採用できるが、この場合は、キャリア側の摩耗を防止できるものの、遊星歯車側の摩耗は防止できないおそれがある。この問題を防止するスラストプレートとして、例えば、特許文献1には、プレート面同一円周上に点状の突起または線状に延びる突起を有し、遊星歯車とキャリアのいずれに対しても適度に相対回転が可能であるスラストプレートが提案されている。

概要

潤滑不良によるスラストプレート自体の摩耗を防止するスラストプレートを提供することを目的とする。スラストプレート1は、遊星歯車装置に使用され、該装置を構成する遊星歯車とキャリアとの間に介装され、一方のスラスト面1aが遊星歯車と当接し、他方のスラスト面1bがキャリアと当接するものであって、両スラスト面1a、1bのそれぞれに溝2、3を有し、溝2、3内に繊維が植毛された植毛部5を有する。

目的

本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、潤滑不良によるスラストプレート自体の摩耗を防止するスラストプレートを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

遊星歯車装置に使用され、該装置を構成する遊星歯車キャリアとの間に、一方のスラスト面が前記遊星歯車に他方のスラスト面が前記キャリアに当接するように介装されるスラストプレートであって、前記スラストプレートは、少なくとも一方のスラスト面に溝を有し、前記溝内に、繊維が植毛された植毛部を有することを特徴とするスラストプレート。

請求項2

前記繊維が、合成樹脂繊維であることを特徴とする請求項1記載のスラストプレート。

請求項3

前記繊維が、前記スラスト面から突出しないことを特徴とする請求項1または請求項2記載のスラストプレート。

請求項4

前記スラストプレートが、合成樹脂製であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項記載のスラストプレート。

請求項5

前記合成樹脂が、ポリアミド樹脂であることを特徴とする請求項4記載のスラストプレート。

技術分野

0001

本発明は、遊星歯車装置使用可能なスラストプレートに関する。

背景技術

0002

建設機械である油圧ショベル油圧クレーンなどの走行装置旋回装置、油圧クレーン用ロープウィンチなどにおける減速機構として遊星歯車装置が利用されている。遊星歯車装置は、太陽歯車を中心として、複数の遊星歯車自転しつつ公転する構造を有する。遊星歯車は、太陽歯車とリングギアとの間に配置され、これらと噛合する歯車であり、遊星歯車軸によりキャリアに回転自在に支持されている。また、キャリアは、遊星歯車の公転運動を拾う円環状の部材であり、略中央で太陽歯車の駆動軸を支持し、円環の外周側で略等間隔に遊星歯車軸を支持している。このような構造において、遊星歯車の端面とキャリアの座面の間に、スラストプレートを介在させている。このスラストプレートは、中空円盤状摺動部材であり、遊星歯車とキャリアの摺接による摩耗を抑制するために設けられている。

0003

このスラストプレートは、遊星歯車が回転した場合に、遊星歯車の端面のみでなく、キャリアの座面とも相対回転する。このため、相対回転の程度によっては、キャリアの座面の縁が摩耗するおそれがある。また、これを防止するためにスラストプレートのキャリアに対する相対回転を防止する構造を採用できるが、この場合は、キャリア側の摩耗を防止できるものの、遊星歯車側の摩耗は防止できないおそれがある。この問題を防止するスラストプレートとして、例えば、特許文献1には、プレート面同一円周上に点状の突起または線状に延びる突起を有し、遊星歯車とキャリアのいずれに対しても適度に相対回転が可能であるスラストプレートが提案されている。

先行技術

0004

特開2008−256069号公報

発明が解決しようとする課題

0005

特許文献1などの従来のスラストプレートでは、遊星歯車側やキャリア側のプレート面(スラスト面)は潤滑油によって潤滑されている。しかしながら、長時間の使用などによっては油膜切れなどの潤滑不良が発生し、それに伴いスラストプレート自体が摩耗してしまう場合がある。

0006

本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、潤滑不良によるスラストプレート自体の摩耗を防止するスラストプレートを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明のスラストプレートは、遊星歯車装置に使用され、該装置を構成する遊星歯車とキャリアとの間に、一方のスラスト面が上記遊星歯車に他方のスラスト面が上記キャリアに当接するように介装されるスラストプレートであって、上記スラストプレートは、少なくとも一方のスラスト面に溝を有し、該溝内に、繊維が植毛された植毛部を有することを特徴とする。

0008

上記繊維が、合成樹脂繊維であることを特徴とする。また、上記繊維が、上記スラスト面から突出しないことを特徴とする。

0009

上記スラストプレートが、合成樹脂製であることを特徴とする。上記合成樹脂が、ポリアミド樹脂であることを特徴とする。

発明の効果

0010

本発明のスラストプレートは、遊星歯車装置に使用され、該装置を構成する遊星歯車とキャリアとの間に、一方のスラスト面が上記遊星歯車に他方のスラスト面が上記キャリアに当接するように介装され、少なくとも一方のスラスト面に溝を有し、該溝内に繊維が植毛された植毛部を有するので、遊星歯車装置の駆動時にはこの溝が潤滑溝となり、該溝がない場合と比較してスラスト面への潤滑油の供給性が向上する。また、この溝内に繊維が植毛された植毛部を有するので、植毛部の繊維間に潤滑油が保持され、スラスト面に持続的に潤滑油を供給できる。これにより、潤滑不良によるスラストプレート自体の摩耗を防止できる。

図面の簡単な説明

0011

本発明のスラストプレートの一例を示す斜視図である。
図1のスラストプレートの平面図および断面図である。
溝の断面形状を示す図である。
遊星歯車機構の一例を示す断面図である。

実施例

0012

本発明のスラストプレートを適用する遊星歯車装置の一例を図4に基づいて説明する。図4は、建設機械の走行装置に用いられる遊星歯車装置においてその遊星歯車近傍の断面図である。図4に示すように、遊星歯車装置11は、太陽歯車12と、複数の遊星歯車13と、この遊星歯車13を支持するキャリア14と、リングギア(図示省略)とを備えている。遊星歯車13は、太陽歯車12とリングギアとの間に配置され、これらと噛合する。キャリア14は、遊星歯車13を支持する円環状の部材であり、円環の外周側において略等間隔で遊星歯車13を支持している。遊星歯車13の遊星歯車軸16は、キャリア14の軸孔14bに挿嵌され、ニードル軸受15を介して回転自在に支持されている。また、キャリア14は、略中央で遊星歯車13の駆動軸を支持している。この構造において、遊星歯車13は、太陽歯車12を中心として、キャリア14に支持されて自転しつつ太陽歯車12とリングギアとの間で公転する。

0013

ここで、遊星歯車13の端面13aとキャリア14の座面14aとの間に、スラストプレート1が介在させられている。このスラストプレート1が本発明のスラストプレートである。スラストプレート1の一方のスラスト面が遊星歯車13の端面13aと、他方のスラスト面がキャリア14の座面14aと、それぞれ当接する。また、スラストプレート1の中空部に遊星歯車軸16が挿通されている。このスラストプレート1により、遊星歯車13とキャリア14の直接的な摺接による摩耗を防止できる。

0014

遊星歯車装置11は、例えば油浴潤滑で潤滑がなされる。この遊星歯車装置11が駆動されると、上述のとおり、キャリア14によって支持された複数の遊星歯車13が自転しつつ公転する。油浴潤滑では、この際に遊星歯車13が油槽中の潤滑油に出入りし、油に浸かったときに、遊星歯車軸16に設けられた油孔などから油が流入される。これにより、遊星歯車13のニードル軸受15やスラストプレート1の摺接面となる平面部に潤滑油が供給される。

0015

本発明のスラストプレートの一実施例を図1および図2に基づいて説明する。図1はスラストプレートの斜視図であり、図2(a)は図1のスラストプレートの正面図であり、図2(b)はそのA−A線断面図である。図1に示すように、この形態のスラストプレート1は、中空円盤状(円環平板状)の部材であり、スラスト面1aとその反対面であるスラスト面1bとが平面形状である。スラストプレート1は、合成樹脂の成形体であり、射出成形可能な合成樹脂を材料とし、射出成形によって該形状に製造される。また、スラストプレート1は、円盤の外周の一部を切り欠いた回り止め部4を有する。この回り止め部4をキャリア(図4参照)の一部に係合させることで、スラストプレート1のキャリアに対する相対回転を防止できる。ここで、スラストプレート1は、両スラスト面に放射状の3本の溝2、3を有する。この放射状の溝2、3は、それぞれのスラスト面において、円盤の内周から外周に貫通する凹部として形成されている。遊星歯車装置の駆動時には、これらの溝が潤滑溝となり、該溝がない場合と比較して、スラスト面1a、1bへの潤滑油の供給性が向上する。

0016

本発明のスラストプレートは、図1および図2に示すように、溝2および溝3内のそれぞれに繊維が植毛された植毛部5を有する。植毛部5は、溝2および溝3の形状に沿って形成されている。図1および図2に示すように、一方のスラスト面1aの溝2と、他方のスラスト面1bの溝3の数は同一(3本)である。また、スラスト面1aにおいて、3本の溝2は、円盤中心角で等角度間隔に設けられている。すなわち、隣り合う溝同士角度間隔θ1は120°である。また、溝の位置は、円盤中心から溝の周方向略中央を通る線の位置とする。スラスト面1bにおいても同様に、3本の溝3は、円盤中心角で等角度間隔(120°毎)に設けられている。

0017

また、図2に示す例では、スラスト面1aの溝2とスラスト面1bの溝3とが、スラスト面の裏と表で互い違いに配置されており、これを円盤直上からみると隣り合う角度間隔θ2が60°となっている。これにより、平面上の歪みが一方のスラスト面の溝と他方のスラスト面の溝によって緩和され、合成樹脂製とする場合でも射出成形のみで高い平面精度とできる。

0018

図2において、植毛部5は3本の溝2にそれぞれ形成されており、また、3本の溝3にそれぞれ形成されている。本発明では、スラストプレート1の溝2、3に植毛部5を設けることにより、溝2、3における潤滑油の保持性を向上させ、両スラスト面1a、1bに潤滑油を持続的に供給可能としている。

0019

植毛部5に用いる繊維(短繊維)としては、植毛用短繊維として使用可能であれば特に限定されず、例えば、(1)ポリエチレンポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂ナイロンなどのポリアミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂ポリエチレンテレフタレートポリエチレンナフタレートポリエチレンサクシネートポリブチレンテフタレートなどのポリエステル樹脂アクリル樹脂塩化ビニルビニロンなどの合成樹脂繊維、(2)カーボン繊維グラスファイバーなどの無機繊維、(3)レーヨンアセテートなどの再生繊維や、綿、羊毛などの天然繊維が挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。油による膨潤や溶解などが生じにくく化学的に安定であり、均質な繊維を多量に生産でき、安価に入手できるため、上記の中でも合成樹脂繊維を用いることが好ましい。

0020

合成樹脂繊維の形状としては特に限定されないが、溝の深さを考慮して、その長さを決定することが好ましい。図3には、形状の異なる溝の断面拡大図を示す。溝の深さDは、スラスト面(図3ではスラスト面1a)から溝底部までの深さであり、溝底が傾斜面などである場合には、最深部までの深さである。図3に示すように、植毛部5の繊維は、溝(図3では溝2)の溝底部に略垂直に植毛されている。ここで、スラストプレート1の軸方向断面において、植毛部5の繊維がスラスト面1aから突出しないことが好ましい。つまり、植毛部5の繊維の長さLは、溝の深さDよりも小さいことが好ましい。そうすることで、植毛部5の繊維がスラスト面1aの表面からはみ出さず、遊星歯車やキャリアとの摺動をスムーズにすることができる。なお、溝の深さDは、スラストプレートの厚さの6/100〜4/10の範囲に設定することが好ましい。

0021

溝の幅Wは、スラストプレートの外径寸法の1/20〜1/10の範囲に設定することが好ましい。また、溝の半径方向の断面形状は、平面部であるスラスト面1aと溝2とのエッジ部がテーパ図3(b))または曲面図3(c))に形成されていることが好ましい。こうすることで、植毛部5を介したスラスト面1aへの潤滑油の供給がスムーズに行えるようになる。溝の断面形状をテーパや曲面とする場合における上述の溝の幅Wは、このテーパ部や曲面部を含めた幅とする。なお、テーパまたは曲面のスラスト面に対する角度θ3は30°以下が潤滑油の排出性に優れ好ましい。

0022

このような繊維の具体的な形状としては、例えば、長さ0.5〜2.0mm、太さ0.5〜50デシテックスのものが挙げられる。また、植毛部の繊維の密度としては、植毛した面積あたりに繊維の占める割合が1〜40%が好ましい。また、繊維の形状としては、ストレートベンド(繊維の先端が曲がっている)タイプのものがあり、また、断面形状は円状と多角断面状のものがある。多角形状断面の繊維を利用することで、円形断面の繊維よりも大きな表面積とすることができ、潤滑油などの保持性が向上する。

0023

植毛部5は、繊維をスラストプレート1の溝の溝底部に、例えば植毛塗装することで形成できる。植毛塗装方法としては、吹き付けや静電植毛を採用できる。任意の箇所に多量の繊維を短時間で密に、垂直に植毛できることから、静電植毛を採用することが好ましい。静電植毛方法としては、公知の方法を採用できる。例えば、静電植毛方法として、(1)スラストプレート1の静電植毛を施す範囲(例えば溝2の溝底部)に接着剤を塗布する工程、(2)帯電させた繊維を溝2の溝底部に吹き付け静電気力により上記接着剤塗布面に略垂直に植毛する工程、(3)繊維が仮付着した表面を乾燥させて接着剤の硬化反応を十分に行ない、繊維を非接触面の表面に固着させる工程などを含む方法が挙げられる。

0024

静電植毛に使用できる接着剤としては、ウレタン樹脂エポキシ樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂ポリイミド樹脂シリコーン樹脂などを主成分とする接着剤が挙げられる。例えば、ウレタン樹脂溶剤系接着剤、エポキシ樹脂溶剤系接着剤、酢酸ビニル樹脂溶剤系接着剤、アクリル樹脂系エマルジョン接着剤、アクリル酸エステル酢酸ビニル共重合体エマルジョン接着剤酢酸ビニル系エマルジョン接着剤、ウレタン樹脂系エマルジョン接着剤、エポキシ樹脂系エマルジョン接着剤、ポリエステル系エマルジョン接着剤、エチレン−酢酸ビニル共重合体系接着剤などが挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。

0025

本発明において、溝の形成位置は、図2(両スラスト面)に限定されず、少なくとも一方のスラスト面に形成すればよい。例えば、スラストプレートをキャリアに対して回転不能な構成とする場合は、摺動面となる遊星歯車側のスラスト面にのみ溝を形成すればよい。また、各スラスト面における溝の数は図2(3本)に限定されず、任意の本数にできる。さらに、図2では、溝を円盤の内周から外周に貫通する凹部として放射状に形成したが、これに限定されず、例えば、周方向に沿った溝としてもよい。いずれの形態においても、スラスト面に形成された溝に植毛部を設けることで、潤滑油の保持性と、スラスト面への潤滑油の供給性を高めることができる。

0026

本発明のスラストプレートの本体(植毛部以外)を合成樹脂製とする場合、合成樹脂としては、射出成形可能であり、使用温度以上の耐熱性を有するものであれば任意の樹脂を使用できる。例えば、ポリアミド(PA)樹脂、ポリアセタール(POM)樹脂、ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、ポリイミド(PI)樹脂、ポリアミドイミド(PAI)樹脂、およびフェノール(PF)樹脂などが挙げられる。

0027

油圧ショベル、油圧クレーンなどの走行装置、旋回装置、油圧クレーン用ロープウィンチなどに用いられる遊星歯車装置の遊星歯車とキャリア間に配置し、遊星歯車軸を挿通させて使用されるスラストプレートであれば、80℃以上の耐熱性が求められる。上記例示した樹脂であれば、この用途にも好適に利用できる。さらに、上記樹脂の中でもPA樹脂を用いることが好ましい。また、合成樹脂には、必要に応じて、ガラス繊維炭素繊維芳香族ポリアミド繊維などの繊維状補強材や、シリカ炭酸カルシウムマイカタルクウォラストナイトなどの無機充填材を配合できる。

0028

合成樹脂製のスラストプレートの本体は、射出成形によって所定形状に製造される。スラストプレートの両スラスト面は、射出成形によって仕上げられている。そのため、両スラスト面の表面はスキン層が形成されている。スキン層は樹脂成分がリッチな状態(樹脂成分比率が高い状態)になるため、合成樹脂に配合される補強材などが表出し難く、ガラス繊維などの補強材を配合しても相手材攻撃し難い。なお、溝も後加工ではなく、スラスト面の射出成形と同時に形成されるようにする。

0029

本発明のスラストプレートは、潤滑不良によるスラストプレート自体の摩耗を防止できるので、油圧クレーンなどの走行装置、旋回装置、油圧クレーン用ロープウィンチなどの建設機械に用いられる遊星歯車装置において、遊星歯車とキャリアとの間に介在させるスラストプレートとして好適に利用できる。

0030

1スラストプレート
2 溝(一方のスラスト面)
3 溝(他方のスラスト面)
4 回り止め部
5植毛部
11遊星歯車装置
12太陽歯車
13遊星歯車
14キャリア
15ニードル軸受
16 遊星歯車軸

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