(57)【要約】【課題】スピンドルとモータケーシングとを別体に構成しても製造コストを低減することができる走行ユニットを提供すること。【解決手段】走行ユニット１は、車体に固定される筒状のスピンドル２と、スピンドル２に固定され有底筒状のモータケーシング３と、モータケーシング３に収納されたモータ機構４と、スピンドル２の外周面に取り付けられた一対の軸受５・６と、軸受５・６の外周面に取り付けられたリングギア７と、出力軸８に取り付けられリングギア７にモータ機構４からの出力を伝達する減速機構９とを備えている。スピンドル２がＦＣＤ６００で形成され、モータケーシング３がＦＣＤ４５０で形成されている。【選択図】図１
2009248739.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体に固定されるＦＣＤ６００で形成された筒状のスピンドルと、
前記スピンドルに固定されＦＣＤ４５０で形成された有底筒状のモータケーシングと、
前記モータケーシングに収納されたモータ機構と、
前記スピンドルの外周面に取り付けられた軸受と、
前記軸受の外周面に取り付けられたリングギアと、
前記モータ機構に取り付けられ当該モータ機構からの出力を取り出すための出力軸と、
前記出力軸に取り付けられ前記リングギアに前記出力を伝達する減速機構と、
を備えることを特徴とする、走行ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の走行ユニットにおいて、
前記スピンドルは、一方の端部の外周にフランジが形成され、他方の端部の内周に厚肉部が形成され、
前記厚肉部の厚みが、前記軸受の前記フランジ側の側面に接する位置の前記スピンドルの第１肉厚よりも厚くされていることを特徴とする、走行ユニット。
【請求項３】
請求項１または２に記載の走行ユニットにおいて、
前記スピンドルは、一方の端部の外周にフランジが形成され、他方の端部の内周に厚肉部が形成され、
前記厚肉部の厚みが、前記軸受の内周面に接する位置の前記スピンドルの第２肉厚よりも厚くされていることを特徴とする、走行ユニット。
【請求項４】
請求項３に記載の走行ユニットにおいて、
前記厚肉部の厚みが、前記第２肉厚の２倍にされていることを特徴とする、走行ユニット。
【請求項５】
請求項２〜４の１つに記載の走行ユニットにおいて、
前記スピンドルの前記一方の端部の内周部分と、前記モータケーシングとの間に間隙が形成されるように、当該内周部分が大径に形成されていることを特徴とする、走行ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの回転を減速させて出力する走行ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルなどの建設用車両の走行装置としてクローラが多く採用され、このクローラの駆動源として走行ユニットが用いられる。従来、走行ユニットとして、例えば特許文献１に記載されたようなものがある。特許文献１に記載された走行ユニットは、クローラ車両の車体に固定される筒状の支持体と、この支持体に回転自在に支持される筒状の支承体などを有している。そして、支持体の内側に直接、駆動部（モータ機構）が収納されている（特許文献１の図１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３７２２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されたような、支持体の内側に直接、モータ機構が収納された走行ユニットにおいては、モータ機構が故障した場合に、モータ機構部分だけでなく走行ユニット全体を交換しなければならず、修理に時間を要していた。このような実情により、走行ユニットのモータ機構部分だけを交換できるよう、車体に固定される部品（スピンドル）と、モータ機構を収納する部品（モータケーシング）とに上記筒状の支持体を分ける要望がある。
【０００５】
しかしながら、従来一体であった筒状の支持体を、車体に固定されるスピンドルと、モータ機構を収納するモータケーシングとに分けると、強度を維持するためにスピンドルはＳＣＭ４４０を用いて鍛造成形しなければならなかった。そして、このＳＣＭ４４０の鍛造で成形されたスピンドルは高額になるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、スピンドルとモータケーシングとを別体に構成しても製造コストを低減することができる走行ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、車体に固定されるＦＣＤ６００で形成された筒状のスピンドルと、前記スピンドルに固定されＦＣＤ４５０で形成された有底筒状のモータケーシングと、前記モータケーシングに収納されたモータ機構と、前記スピンドルの外周面に取り付けられた軸受と、前記軸受の外周面に取り付けられたリングギアと、前記モータ機構に取り付けられ当該モータ機構からの出力を取り出すための出力軸と、前記出力軸に取り付けられ前記リングギアに前記出力を伝達する減速機構と、を備えることを特徴とする走行ユニットを提供する。
【０００８】
この構成によると、スピンドルの材質をＦＣＤ６００とすることで、スピンドルに要求される強度を確保しつつ、その部品コストを抑えることができる。すなわち、スピンドルとモータケーシングとを別体に構成したとしても、例えばＳＣＭ４４０を用いてスピンドルを鍛造成形していた従来に比して、走行ユニットの製造コストを低減することができる。
【０００９】
また本発明において、前記スピンドルは、一方の端部の外周にフランジが形成され、他方の端部の内周に厚肉部が形成され、前記厚肉部の厚みが、前記軸受の前記フランジ側の側面に接する位置の前記スピンドルの第１肉厚よりも厚くされていることが好ましい。
【００１０】
この構成によると、スピンドルに形成された厚肉部によって、軸受から受ける負荷に起因するスピンドルの変形が低減する。これにともない、スピンドルのフランジ付近の応力が小さくなる。これにより、スピンドル全体の厚みを薄くできる。
【００１１】
さらに本発明において、前記スピンドルは、一方の端部の外周にフランジが形成され、他方の端部の内周に厚肉部が形成され、前記厚肉部の厚みが、前記軸受の内周面に接する位置の前記スピンドルの第２肉厚よりも厚くされていることが好ましい。
【００１２】
この構成によると、前記したと同様に、スピンドルに形成された厚肉部によって、軸受から受ける負荷に起因するスピンドルの変形が低減する。これにともない、スピンドルのフランジ付近、特にボルトが締結される応力が小さくなる。これにより、スピンドル全体の厚みを薄くできる。
【００１３】
さらに本発明において、前記厚肉部の厚みが、前記第２肉厚の２倍にされていることが好ましい。この構成によると、厚肉部の厚みを第２肉厚の２倍とすることで、厚肉部が形成されたことによるスピンドルの重量増と、スピンドルの強度向上効果が最適となる。厚肉部の厚みを第２肉厚の３倍、４倍・・・としても、スピンドルの重量増に見合ったスピンドルの強度向上効果が得られない。
【００１４】
さらに本発明において、前記スピンドルの前記一方の端部の内周部分と、前記モータケーシングとの間に間隙が形成されるように、当該内周部分が大径に形成されていることが好ましい。
【００１５】
この構成によると、フランジが形成されたスピンドルの一方の端部の厚みが薄くなる。これにより、スピンドルの重量を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。尚、本発明に係る走行ユニットは、油圧ショベルなどの建設用車両におけるクローラ（走行装置）の駆動源として用いられるものである。
【００１７】
（走行ユニットの構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る走行ユニットの断面図である。図２は、図１のＳ部拡大図である。図２には、スピンドルとその外周面に取り付けられた一対の軸受を示している。
【００１８】
図１および図２に示すように、本実施形態の走行ユニット１は、建設用車両の車体（不図示）に固定されるスピンドル２と、スピンドル２に固定されたモータケーシング３と、モータケーシング３に収納されたモータ機構４と、モータケーシング３の一端に取り付けられたモータカバー１０と、スピンドル２の外周面に取り付けられた一対の軸受５・６と、軸受５・６の外周面に取り付けられたリングギア７と、モータ機構４に取り付けられ当該モータ機構４からの出力を取り出すための出力軸８と、出力軸８に取り付けられリングギア７にモータ機構４からの出力を伝達する減速機構９と、を備えている。
【００１９】
スピンドル２は、その一方の端部の外周にフランジ２ａが形成され、他方の端部の内周に厚肉部２ｂが形成されている。このフランジ２ａの部分で建設用車両の車体に対してスピンドル２が固定される。換言すれば、このフランジ２ａの部分で建設用車両の車体に対して走行ユニット１が固定される。またスピンドル２は全体として筒状に形成され、その材質はＦＣＤ６００である。また、スピンドル２端部の厚肉部２ｂは、所定の厚みＹを有する環状に形成されている。
【００２０】
モータケーシング３は、その一方の端部の外周にフランジ３ａが形成され、他方の端部は有底状に形成されている。このフランジ３ａの部分でスピンドル２に対してモータケーシング３が固定される。またモータケーシング３は全体として有底筒状に形成されている。モータケーシング３の有底状の端部が、スピンドル２のフランジ２ａ側の開口からスピンドル２内へ挿入され、そしてスピンドル２に対してモータケーシング３が固定される。モータケーシング３の材質はＦＣＤ４５０である。
【００２１】
ここで、スピンドル２のフランジ２ａ側端部の内周部分２ｃと、モータケーシング３のフランジ３ａ側端部の外周部分との間には、間隙１１が形成されている。換言すれば、スピンドル２の内周部分２ｃとモータケーシング３の外周部分との間に間隙１１が形成されるように、スピンドル２の内周部分２ｃが、対向するモータケーシング３の外周部分の外径寸法よりも大径に形成されている。
【００２２】
次に、モータ機構４は、油圧で作動する油圧モータ機構である。モータ機構４の端部は、モータカバー１０でカバーされている。モータカバー１０は、モータケーシング３のフランジ３ａの部分でモータケーシング３に取り付けられている。出力軸８は、モータ機構４の中心部を貫通されて、モータ機構４に対してスプライン結合により取り付けられている。モータ機構４の作動により出力軸８は回転する。
【００２３】
減速機構９は、カップリング１３を介して出力軸８に連結されている。減速機構９は、遊星歯車機構からなるものであって、出力軸８の回転速度を減速させてモータ機構４からの出力をリングギア７に伝達する。出力軸８に対して反対側の減速機構９の端部は、カバー１２で覆われている。
【００２４】
一対の軸受５・６は、スピンドル２の厚肉部２ｂ側から、軸受６、軸受５の順に、スピンドル２の外周に嵌め込まれている。スピンドル２には、そのフランジ２ａ部と厚肉部２ｂとの間に、フランジ２ａ側の軸受６を位置決めするためのストッパ面２ｄが形成されている。このストッパ面２ｄにより、スピンドル２の筒長方向Ｄにおいて、フランジ２ａ部と厚肉部２ｂとの間に軸受６が位置決めされて配置される。軸受６に隣り合う軸受５は、筒長方向Ｄにおいて、スピンドル２の厚肉部２ｂの位置に配置されている。すなわち、軸受５の内周面５ａに接する位置にスピンドル２の厚肉部２ｂが形成されている。また、この厚肉部２ｂが形成された部分のスピンドル２の外周には溝が形成され、環状の固定部材１５がこの溝に嵌め込まれている。この固定部材１５によって、軸受５が筒長方向Ｄに動かないように固定される。なお、軸受５・６は、いずれもボールベアリングである。
【００２５】
ここで、スピンドル２の厚肉部２ｂの厚みＹは、一対の軸受５・６のうちフランジ２ａ側の軸受６の内周面６ａに接する位置のスピンドル２の第２肉厚Ｘよりも厚くされている。また、この厚肉部２ｂの厚みＹは、軸受６のフランジ２ａ側の側面６ｂにスペーサ１４を介して接する位置のスピンドル２の第１肉厚Ｚよりも厚くされている。さらには、この厚肉部２ｂの厚みＹは、スピンドル２の第２肉厚Ｘのほぼ２倍の厚みにされている。
【００２６】
次に、リングギア７は、全体として筒状に形成され、その一方の端部の外周にはフランジ７ａが形成されている。リングギア７の他方の端部にはカバー１２が取り付けられている。そして、リングギア７のフランジ７ａ側の端部内面に、軸受５・６が嵌め込まれている。またリングギア７のフランジ７ａには、建設用車両の駆動用スプロケット（不図示）が取り付けられる。駆動用スプロケットが取り付けられたリングギア７が減速機構９を介してモータ機構４により回転させられることで、クローラ（不図示）が駆動される。
【００２７】
（走行ユニットの各部の動き）
走行ユニット１の各部の動きについてその概要を説明する。まず、モータカバー１０内を介して給排される油の圧力によりモータ機構４が作動し、このモータ機構４に取り付けられた出力軸８が回転する。そして、出力軸８の回転がカップリング１３を介して減速機構９に伝達し、減速機構９内でその回転が減速する。そして、減速した出力軸８の回転（モータ機構４からの出力）が減速機構９からリングギア７へ伝達し、リングギア７が回転することで、駆動用スプロケット（不図示）が回転し、クローラ（不図示）が作動する。
【００２８】
（スピンドル２とリングギア７との関係）
前記したように、スピンドル２は、そのフランジ２ａの部分で建設用車両の車体に対して固定される。また、リングギア７のフランジ７ａには、建設用車両の駆動用スプロケットが取り付けられる。そして、モータ機構４が作動することで駆動用スプロケットが取り付けられたリングギア７が回転し、建設用車両が走行する。建設用車両が走行する際、建設用車両の車体に固定されたスピンドル２は、一対の軸受５・６を介してリングギア７からラジアル荷重を受けることになる。すなわち、スピンドル２は、走行ユニット１の各部品の中でも特に強度が必要とされる部品である。スピンドル２の各部位においては、フランジ２ａ付近の例えばＡ部が破損しやすい部分である。
【００２９】
そこで、本実施形態では、スピンドル２の厚肉部２ｂの厚みＹを、スピンドル２の第２肉厚Ｘよりも、かつスピンドル２の第１肉厚Ｚよりも厚くなるように、スピンドル２を形成している。本実施形態によると、スピンドル２の端部に形成された厚肉部２ｂによって、軸受５・６から受けるラジアル荷重に起因するスピンドル２の変形が低減し、これにともない、スピンドル２のフランジ付近（Ａ部）の応力が小さくなる（特に、ボルト（不図示）が締結される応力が小さくなる）。その結果、スピンドル２全体の厚みを薄くできる。これにより、スピンドル２の小径化が可能となり、軸受５・６を小型化することができる。一般に軸受５・６は高価であり、この軸受５・６を小型化することにより、その部品コストを抑えることができ、走行ユニット１の製造コストを低減できる。また、本実施形態によると、スピンドルの材質を比較的安価なＦＣＤ６００としているので、この観点からもその部品コストを抑えることができており、走行ユニット１の製造コストを低減することができている。
【００３０】
さらに本実施形態によると、スピンドル２のフランジ２ａ側端部の内周部分２ｃと、モータケーシング３との間に間隙１１を設けているので、フランジ２ａ側端部の厚みが薄くなる。これにより、スピンドル２の重量を低減することができている。
【００３１】
（厚肉部２ｂの厚みＹについて）
本発明者らは、厚肉部２ｂの厚みＹの最適値について数値解析を行った。その結果を図３に示す。図３は、スピンドル２の先端部肉厚比と、スピンドル２のＡ部応力および質量との関係を示すグラフである。スピンドル２の先端部肉厚比とは、スピンドル２の厚肉部２ｂの厚みＹと、スピンドル２の第２肉厚Ｘとの比率（Ｙ／Ｘ）のことをいう。図３の横軸は、スピンドル２の先端部肉厚比Ｙ／Ｘであり、縦軸は、スピンドル２のＡ部応力およびスピンドル２の質量比である。スピンドル２の質量比とは、先端部肉厚比Ｙ／Ｘを０．５としたときのスピンドル２の質量に対する、各先端部肉厚比Ｙ／Ｘにおけるスピンドル２の質量の比率のことをいい、先端部肉厚比Ｙ／Ｘが０．５のときの質量比は１（１００％）となる。
【００３２】
図３に示したように、スピンドル２の厚肉部２ｂの厚みＹを、第２肉厚Ｘの２倍とすることで、厚肉部２ｂが形成されたことによるスピンドル２の重量増と、スピンドル２の強度向上効果が最適となることがわかる。スピンドル２の先端部肉厚比Ｙ／Ｘを徐々に大きくしていった場合、先端部肉厚比Ｙ／Ｘの値が２を超えると、スピンドル２の質量比は先端部肉厚比Ｙ／Ｘの値に比例して増加していくが、スピンドル２のＡ部応力はほとんど低下しなくなる。すなわち、厚肉部２ｂの厚みを第２肉厚Ｘの３倍、４倍・・・と大きくしていっても、スピンドル２の重量増に見合ったスピンドル２の強度向上効果が得られない。
【００３３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。
【００３４】
例えば、上記実施形態においては、一対の軸受５・６、すなわち２つの軸受を用いた走行ユニットの例を示したが、スピンドル２の外周面に取り付けられる軸受は、１つであってもよい。
【００３５】
また、スピンドル２の外周面に取り付けられる軸受の種類として、上記実施形態においてはボールベアリングを示したが、少なくともリングギア７からのラジアル荷重を受けることができる軸受であればよく、ボールベアリングに限られることはない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係る走行ユニットの断面図である。
【図２】図１のＳ部拡大図である。
【図３】スピンドルの先端部肉厚比と、スピンドルのＡ部応力および質量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３７】
１：走行ユニット
２：スピンドル
２ｂ：スピンドルの厚肉部
３：モータケーシング
４：モータ機構
５：軸受
６：減速機構
７：リングギア
８：出力軸
Ｘ：第２肉厚
Ｚ：第１肉厚
【図１】
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【図２】
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【図３】
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