(57)【要約】【課題】回転軸と歯車とのスプライン結合部にフレッティング摩耗が発生しても安定した取付状態を確保することができる歯車の取付構造を提供する。【解決手段】出力軸１３の先端部と、ピニオン１１の中心に形成されている軸挿通孔１１ｂとをスプライン結合させて出力軸１３とピニオン１１とを一体回転可能に結合し、出力軸１３の先端部外周に周方向溝１３ｃを形成する。周方向溝１３ｃを軸挿通孔１１ｂから外方に突出させた状態で、内周面１４ｂの内径が周方向溝１３ｂの溝底面１３ｅの外径より大きく、厚さが周方向溝１３ｂの溝幅より小さく形成されたリング状の抜止部材１４の内周部を周方向溝１３ｃに挿入し、抜止部材１４の外周部とピニオン１１の外面１１ｃとを重ね合わせて取付ボルト１５にて結合する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の先端部と、歯車の中心に形成されている軸挿通孔とをスプライン結合させて前記回転軸と前記歯車とを一体回転可能に結合する歯車の取付構造において、前記回転軸の先端部外周に周方向溝を形成し、該周方向溝を前記歯車の軸挿通孔から外方に突出させた状態で、内周部の内径が前記周方向溝の溝底面の外径より大きく、厚さが前記周方向溝の溝幅より小さく形成されたリング状の抜止部材の内周部を前記周方向溝に挿入するとともに、該抜止部材の外周部と前記歯車の外面とを重ね合わせて取付ボルトにて結合したことを特徴とする歯車の取付構造。
【請求項２】
前記周方向溝は、前記回転軸の先端部外周面を切削して形成されていることを特徴とする請求項１記載の歯車の取付構造。
【請求項３】
前記周方向溝は、前記回転軸より小径の小径軸部と該小径軸部より大径の大径軸部とを有する周方向溝形成部材を、前記小径軸部側を前記回転軸の先端面に当接させて結合することにより形成されていることを特徴とする請求項１記載の歯車の取付構造。
【請求項４】
前記抜止部材は、周方向に複数に分割されて形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の歯車の取付構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車の取付構造に関し、詳しくは、回転軸と歯車とをスプライン結合させて歯車を回転軸と一体に回転するように取り付けるための構造であって、例えば、杭打機の作業装置を昇降させるための昇降装置に設けられている油圧モータの出力軸先端部にピニオンやスプロケットを取り付ける構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
杭打機の作業装置をリーダに沿って昇降させるための昇降装置として、リーダの長手方向に設けられたラックと、作業装置に設けた油圧モータにて回転駆動されるピニオンとを噛合させたラックピニオン式昇降装置や、作業装置に連結されているチェーンを巻掛けたスプロケットを油圧モータにて駆動するチェーン式昇降装置が知られている。このような昇降装置では、油圧モータの出力軸（回転軸）の先端にピニオン（歯車）を取り付ける構造として、回転軸と歯車とをスプライン（セレーション）結合させるとともに、歯車の外面側に前記軸挿通孔の内径よりも十分に大きな外径を有する押えプレートを配置し、該押えプレートの中央部を回転軸の先端面に取付ボルトで締結し、押えプレートにて歯車を回転軸の基端部に設けられている肩部に押し付け、この肩部と押えプレートとの間に歯車を挟んで固定する取付構造が広く採用されている（例えば、特許文献１，２参照。）。
【特許文献１】特開２００３−１８４０８６号公報
【特許文献２】特開平１１−３０３０７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上述のように取付ボルトの締結力によって押えプレートを歯車の外面に押し付け、押えプレートと歯車との摩擦力で歯車を回転軸に固定するには、十分な摩擦力を得るために大きなサイズのボルトや剛性の高い押えプレートを採用しなければならず、コストが嵩む原因となっていた。また、スプライン結合では、嵌め合いのために微少な隙間が存在しているため、駆動力伝達の繰り返しによってフレッティング摩耗が発生し、スプライン結合部が摩耗したり、押えプレートと歯車との摩擦力が低下したりすることから、回転軸、歯車、押えプレート間にガタが発生する。
【０００４】
特に、大型の作業装置を昇降させる杭打機の昇降装置の場合は、大きなトルクを必要とするだけでなく、頻繁に正逆回転を切り換えるため、長期にわたる使用で回転軸（出力軸）と歯車（ピニオン，スプロケット）とのスプライン結合部にフレッティング摩耗が発生しやすい状態になっている。スプライン結合部の摩耗によって出力軸とピニオンなどとの間にガタが発生すると、油圧モータの始動時に、出力軸の回転開始に僅かに遅れてピニオンが回転を開始する状態になる。この出力軸とピニオンとの回転開始のズレは、押えプレートに回転力として伝達され、この回転力が押えプレートを締結している取付ボルトに剪断力として作用することから、ボルトの首下部分が疲労破壊してしまったり、取付ボルトが弛んで押えプレート及びピニオンが脱落してしまうおそれがあった。
【０００５】
そこで本発明は、回転軸と歯車とのスプライン結合部にフレッティング摩耗が発生しても安定した取付状態を確保することができる歯車の取付構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の歯車の取付構造は、回転軸の先端部と、歯車の中心に形成されている軸挿通孔とをスプライン結合させて前記回転軸と前記歯車とを一体回転可能に結合する歯車の取付構造において、前記回転軸の先端部外周に周方向溝を形成し、該周方向溝を前記歯車の軸挿通孔から外方に突出させた状態で、内周部の内径が前記周方向溝の溝底面の外径より大きく、厚さが前記周方向溝の溝幅より小さく形成されたリング状の抜止部材の内周部を前記周方向溝に挿入するとともに、該抜止部材の外周部と前記歯車の外面とを重ね合わせて取付ボルトにて結合したことを特徴としている。
【０００７】
また、本発明の歯車の取付構造では、前記周方向溝は、前記回転軸の先端部外周面を切削して形成されていてもよく、前記回転軸より小径の小径軸部と該小径軸部より大径の大径軸部とを有する周方向溝形成部材を、前記小径軸部側を前記回転軸の先端面に当接させて結合することにより形成されるものであってもよい。さらに、前記抜止部材が周方向に複数に分割されて形成されていてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の歯車の取付構造によれば、歯車に結合されるリング状の抜止部材は、回転軸に形成されている周方向溝に対して、内周部の内径が周方向溝の溝底面の外径より大きく、厚さが周方向溝の溝幅より小さく形成されているので、回転軸に遊嵌された状態になっている。したがって、スプライン結合部のフレッティング摩耗により回転軸と歯車との間にガタが発生して両者の回転にズレが発生しても、歯車に結合された抜止部材に回転軸から回転力が伝達されることはなく、取付ボルトに剪断力が掛からず、取付ボルトの緩みや疲労破壊の発生を防止することができ、安定した取付状態を長期間確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１及び図２は、本発明の歯車の取付構造の第１形態例を示すもので、図１は回転軸（出力軸）と歯車（ピニオン）との取付状態を示す断面図、図２は抜止部材の装着状態を示す説明図である。図３乃至図５は、本発明の歯車の取付構造を杭打機の作業装置をリーダに沿って昇降させるラックピニオン式昇降装置に適用した一例を示すもので、図３は作業装置の平面図、図４は作業装置の側面図、図５は作業装置の正面図である。
【００１０】
まず、本形態例に示す杭打機１は、図示しないベースマシンの前部に立設したリーダ２の両側に２本のガイドパイプ３がリーダ２の長手方向に平行に設けられ、作業装置であるオーガ４の後部側には、前記ガイドパイプ３を摺動可能に挟み込むガイドギブ５が左右に２個ずつ設けられるとともに、前記ガイドパイプ３，３に沿ってオーガ４を昇降させるための昇降装置６が設けられている。オーガ４は、作業用油圧モータ７と、該作業用油圧モータ７の駆動を減速機を介して伝達させる回転用ギアケース８と、該回転用ギアケース８に連結され、オーガスクリュ等を連結するアタッチメント９とを備えている。
【００１１】
昇降装置６は、リーダ２に設けられた両歯型のラック１０と、該ラック１０に両側から噛合する一対のピニオン１１と、該ピニオン１１を回転駆動する２台の昇降用油圧モータ１２とを備えている。昇降用油圧モータ１２は、オーガ４の本体フレーム４ａの後部側に設置され、ピニオン１１は、各昇降用油圧モータ１２の出力軸１３の先端部に、出力軸１３と一体に回転するように取り付けられている。この昇降装置６は、昇降用油圧モータ１２で前記ピニオン１１を回転駆動することにより、オーガ４をリーダ２に沿って昇降させる。
【００１２】
ピニオン１１は、外周に前記ラック１０のギア部に噛合するギア部１１ａを有し、中心に昇降用油圧モータ１２の出力軸１３を挿通させる軸挿通孔１１ｂを有するもので、軸挿通孔１１ｂと出力軸本体１３ａとをスプライン結合Ｓにより結合して出力軸１３とピニオン１１とが一体に回転するように形成されている。出力軸１３は、前記軸挿通孔１１ｂ内に嵌り合う出力軸本体１３ａと、軸挿通孔１１ｂの開口端から外方に突出する突出軸部１３ｂとを備え、突出軸部１３ｂの外周に周方向溝１３ｃが切削加工によって形成されている。
【００１３】
ピニオン１１は、周方向溝１３ｃに係合するリング状の抜止部材１４によって出力軸１３に取り付けられる。抜止部材１４は、一対のリング半体１４ａからなるもので、リング半体１４ａを組み合わせた抜止部材１４における内周部の内径は、周方向溝１３ｃの溝底面の外径より大きく、その厚さは、周方向溝１３ｃの溝幅より小さく形成されている。この抜止部材１４は、各リング半体１４ａの内周部を周方向溝１３ｃ内に挿入するとともに、外周部をピニオン１１の外面１１ｃに重ね合わせた状態で３本の取付ボルト１５でピニオン１１にそれぞれ結合される。
【００１４】
これにより、ピニオン１１の外面１１ｃと周方向溝１３ｃとに亘って、２つのリング半体１４ａで形成される抜止部材１４が掛け渡された状態となり、ピニオン１１と出力軸１３とが抜止部材１４によって取り付けられた状態となる。このとき、抜止部材１４と周方向溝１３ｃとの寸法を前述のように設定していることから、周方向溝１３ｃの溝側面１３ｄと抜止部材１４との間には隙間Ｅ１が、周方向溝１３ｃの溝底面１３ｅと抜止部材１４の内周面１４ｂとの間には隙間Ｅ２がそれぞれ形成される。さらに、昇降用油圧モータ１２の出力軸１３のように、出力軸１３の基端部に肩部１３ｆが存在する場合には、ピニオン１１の厚さ（軸挿通孔１１ｂの長さ）を出力軸本体１３ａの長さより短くし、ピニオン１１の取付状態において、基端側溝側面１３ｇとピニオン１１の外面１１ｃとが面一になったときに、ピニオン１１の内端面１１ｄと出力軸１３の肩部１３ｆとの間にも隙間Ｅ３が形成されるように設定する。
【００１５】
このようにしてラック１０に噛合するピニオン１１を昇降用油圧モータ１２の出力軸１３に取り付けた昇降装置６を備えた杭打機１では、例えば、オーガ４のアタッチメント９にオーガスクリュを連結し、地盤を掘削する際には、作業用油圧モータ７を駆動してオーガスクリュに回転を与える一方、昇降用油圧モータ１２により出力軸１３を介してピニオン１１を下降方向に回転させ、各ピニオン１１のギア部１１ａがラック１０を転動し、これに伴ってオーガ４を下降させ、回転するオーガスクリュによって地盤を掘削していく。また、オーガスクリュによる作業が終了した際には、昇降用油圧モータ１２により出力軸１３を介してピニオン１１を上昇方向に回転させ、これにより昇降装置６を上昇させてオーガスクリュを掘削孔から引き抜く。
【００１６】
掘削作業の繰り返しにより、出力軸本体１３ａと軸挿通孔１１ｂとのスプライン結合部分にフレッティング摩耗が発生し、スプライン結合部が摩耗してガタが発生した場合、前述のように、昇降用油圧モータ１２の始動時に、出力軸１３の回転開始に僅かに遅れてピニオン１１が回転を開始する状態になり、出力軸１３の回転とピニオン１１の回転とにズレが生じるが、ピニオン１１を出力軸１３に取り付けている抜止部材１４はピニオン１１にのみ結合されており、出力軸１３に対しては、周方向溝１３ｃとの間の隙間Ｅ１及び隙間Ｅ２によって遊嵌した状態になっており、さらに、隙間Ｅ３によって出力軸１３の肩部１３ｆとピニオン１１とが離間しているため、出力軸１３から抜止部材１４に回転力が伝達されることはない。したがって、取付ボルト１５に剪断力が作用することがなくなるため、取付ボルト１５が疲労破壊したり、取付ボルト１５が弛んで抜止部材１４及びピニオン１１が脱落したりすることがなくなる。
【００１７】
図６は本発明の第２形態例を示すもので、先端部外周面に周方向溝が形成されていない回転軸に歯車を取り付ける例を示している。なお、前記第１形態例と同様の構成要素を示すものには、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００１８】
本形態例は、出力軸１６の出力軸本体１６ａをピニオン１１の軸挿通孔１１ｂに挿通して軸挿通孔１１ｂと出力軸本体１６ａとをスプライン結合Ｓにより結合し、リング状に形成した抜止部材１４を、出力軸本体１６ａの先端面１６ｂとピニオン１１の外面１１ｃとに掛け渡した状態で配置した後、出力軸本体１６ａの先端面１６ｂに、出力軸本体１６ａとは別体に形成された周方向溝形成部材１６ｃを連結ボルト１７にて結合するとともに、抜止部材１４の外周部を複数の取付ボルト１５にてピニオン１１に結合することにより、出力軸１６の先端部にピニオン１１を取り付ける。あるいは、ピニオン１１の外面１１ｃに抜止部材１４をあらかじめ取付ボルト１５にて結合した状態でピニオン１１の軸挿通孔１１ｂに出力軸本体１６ａを挿入し、出力軸本体１６ａの先端面１６ｂに周方向溝形成部材１６ｃを連結ボルト１７にて結合することにより、出力軸１６の先端部にピニオン１１を取り付けるように構成されている。
【００１９】
前記周方向溝形成部材１６ｃは、出力軸本体１６ａより小径の小径軸部１６ｄと、該小径軸部１６ｄより大径の大径軸部１６ｅとを有するもので、小径軸部１６ｄ側を出力軸本体１６ａの先端面１６ｂに当接させて連結ボルト１７にて結合することにより、出力軸本体１６ａの先端面１６ｂと、小径軸部１６ｄの外周面１６ｆと、大径軸部１６ｄの基端面１６ｇとによって周方向溝１６ｈが形成される。このようにして形成された周方向溝１６ｈと、抜止部材１４の内周部との間には、前記同様の隙間Ｅ１及び隙間Ｅ２がそれぞれ形成され、ピニオン１１の内端面１１ｄと出力軸１６の肩部１６ｉとの間にも隙間Ｅ３が形成される
このように、本形態例では、抜止部材１４を所定の位置に配置した後に周方向溝形成部材１６ｃを取り付けるので、抜止部材１４をリング状に形成しておくことができ、ピニオン１１の外面に抜止部材１４や取付ボルト１５、連結ボルト１７を収納する凹部１１ｅを設ける場合、前記形態例に比べて凹部１１ｅの直径を小さくすることができ、ピニオン１１の径が小さい場合でもギア部１１ａの強度を十分に保持することができる。
【００２０】
本形態例に示す取付構造においても、前記同様に、出力軸１６とピニオン１１とにガタが発生した場合でも、抜止部材１４に回転力が伝達されることがないため、取付ボルト１５が疲労破壊したり、取付ボルト１５が弛んだりすることを防止できる。
【００２１】
なお、本発明は上述の各形態例に限るものではなく、抜止部材は、ピニオンの外面と周方向溝とに掛け渡すことができれば形状や分割数は任意であり、例えば、リングの一部が開口したＣ字状にすることも可能である。また、ピニオン（歯車）の外面に抜止部材や取付ボルトを収納する凹部を設けているが、このような凹部を設けていない歯車にも適用できる。さらに、回転軸が肩部を有していない場合には、前述の隙間Ｅ３は考慮する必要はない。
【００２２】
また、本発明は、トルクが大きく、正逆回転を切り換え使用する杭打機の昇降装置に最適であり、前記形態例に示したようなラックピニオン式昇降装置における昇降用油圧モータの出力軸とラックに噛合するピニオンとの取り付けに限らず、同様の杭打機であっても、チェーン式昇降装置における昇降用油圧モータの出力軸とチェーンが巻掛けられたスプロケットとの場合にも同様であり、他の様々な回転軸に歯車を取り付ける際に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１形態例を示すピニオンの取付状態を示す断面図である。
【図２】同じく抜止部材の装着状態を示す説明図である。
【図３】同じく昇降装置の平面図である。
【図４】同じく昇降装置の側面図である。
【図５】同じく昇降装置の正面図である。
【図６】本発明の第２形態例を示すピニオンの取付状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１…杭打機、２…リーダ、３…ガイドパイプ、４…オーガ、４ａ…本体フレーム、５…ガイドギブ、６…昇降装置、７…作業用油圧モータ、８…回転用ギアケース、９…アタッチメント、１０…ラック、１１…ピニオン、１１ａ…ギア部、１１ｂ…軸挿通孔、１１ｃ…外面、１１ｄ…内端面、１２…昇降用油圧モータ、１３…出力軸、１３ａ…出力軸本体、１３ｂ…突出軸部、１３ｃ…周方向溝、１３ｄ…溝側面、１３ｅ…溝底面、１３ｆ…肩部、１３ｇ…基端側溝側面、１４…抜止部材、１４ａ…リング半体、１４ｂ…内周面、１５…取付ボルト、１６…出力軸、１６ａ…出力軸本体、１６ｂ…先端面、１６ｃ…周方向溝形成部材、１６ｄ…小径軸部、１６ｅ…大径軸部、１６ｆ…外周面、１６ｇ…基端面、１６ｈ…周方向溝、１６ｉ…肩部、１７…連結ボルト、Ｓ…スプライン結合、Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３…隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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