(57)【要約】【課題】作業機械用旋回機構を作業機械のアタッチメントとの接触を防ぎながら、限られたスペースに配置できるようにする。【解決手段】ハイブリッドショベル１（作業機械）に内輪及び外輪１２が互いに回転自在に連結され、内輪内側に内歯車を有する旋回ベアリング１０を設け、外輪１２に上部旋回体５を回転一体に連結する。内歯車に旋回ピニオン１３を噛み合わせ、この旋回ピニオン１３を回転駆動させる電動機１４を上部旋回体５に固定し、上部旋回体５における電動機１４よりも前方の水平回動軸７にアタッチメント８を前後方向に起伏可能に支持する。電動機１４の回転軸１６を、旋回ピニオン軸１３ａに対して平行に後方へオフセットさせ、アタッチメント８の最大起立角度において、平面視で旋回ピニオン１３とアタッチメント８とが重なり合うように配置して旋回ピニオン軸１３ａと歯車結合させる。【選択図】図１
2010203196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪及び外輪が互いに回転自在に連結され、該内輪内側に内歯車を有する旋回ベアリングと、
上記外輪に回転一体に連結された上部旋回体と、
上記内歯車に噛み合って回転する旋回ピニオンと、
上記上部旋回体に固定され、上記旋回ピニオンを回転駆動させる旋回駆動源と、
上記上部旋回体における上記旋回駆動源よりも前方の水平回動軸で前後方向に起伏可能に支持されるアタッチメントとを備えた作業機械であって、
上記旋回駆動源の回転軸は、上記旋回ピニオン軸と歯車結合されると共に、該旋回ピニオン軸に対して平行に後方へオフセットして配置され、
上記アタッチメントの最大起立角度において、平面視で上記旋回ピニオンと該アタッチメントとが重なり合うように構成されている
ことを特徴とする作業機械。
【請求項２】
請求項１に記載の作業機械において、
上記回転軸と上記旋回ピニオン軸とを結合する歯車結合部は、上記旋回ピニオン軸上に少なくとも一段以上の遊星歯車減速部を有し、該遊星歯車減速部と上記回転軸との間は複数の平歯車又は、はすば歯車で接続されている
ことを特徴とする作業機械。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の作業機械において、
上記歯車結合部の減速比は１以上である
ことを特徴とする作業機械。
【請求項４】
請求項３に記載の作業機械において、
上記歯車結合部は、上記水平回動軸よりも下方に配置されている
ことを特徴とする作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械用旋回機構を備えた作業機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内輪及び外輪が互いに回転自在に連結された旋回ベアリングと、この内輪の内側に設けられた内歯車と、この内歯車に噛み合って回転する旋回ピニオンと、この旋回ピニオンを回転駆動させる旋回駆動源とを備えた作業機械用旋回機構は知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１の作業機械用旋回機構では、１段目がヘリカルギヤと、２段目がプラネタリギヤ装置とからなる旋回減速機において、１段目ヘリカルギヤと２段目サンギヤとを分割し、かつ、両ギヤを相互にスプライン嵌合している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平１−９３２５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の作業機械用旋回機構を有する油圧ショベルでは、旋回駆動源の回転軸は、旋回ピニオン軸よりも前方側に配置されている。このため、油圧ショベルのアタッチメントと旋回駆動源との接触を避けるために、アタッチメントの最大起立角度を大きくすることができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、作業機械用旋回機構を、作業機械のアタッチメントとの接触を防ぎながら限られたスペースに配置できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、この発明では、旋回駆動源の回転軸を旋回ピニオン軸に対して平行に後方へオフセットして配置した。
【０００８】
具体的には、第１の発明では、内輪及び外輪が互いに回転自在に連結され、該内輪内側に内歯車を有する旋回ベアリングと、
上記外輪に回転一体に連結された上部旋回体と、
上記内歯車に噛み合って回転する旋回ピニオンと、
上記上部旋回体に固定され、上記旋回ピニオンを回転駆動させる旋回駆動源と、
上記上部旋回体における上記旋回駆動源よりも前方の水平回動軸で前後方向に起伏可能に支持されるアタッチメントとを備えた作業機械を対象とする。
【０００９】
そして、上記旋回駆動源の回転軸は、上記旋回ピニオン軸と歯車結合されると共に、該旋回ピニオン軸に対して平行に後方へオフセットして配置され、
上記アタッチメントの最大起立角度において、平面視で上記旋回ピニオンと該アタッチメントとが重なり合うように構成されている。
【００１０】
すなわち、いわゆる後方小旋回ショベルに代表される作業機械では、後方だけでなく、前方旋回半径も小さくするためにアタッチメントをできるだけ大きく起立させる必要があり、そのような場合には、最大起立角度において旋回ピニオン上にアタッチメントが移動してくる。このため、アタッチメントが、旋回ピニオンを駆動させる旋回駆動源と接触しやすくなる。しかし、上記の構成によると、旋回駆動源の回転軸を旋回ピニオン軸に対し、平行に後方へオフセットして配置しているので、最大起立角度におけるアタッチメントと旋回駆動源との接触が回避される。
【００１１】
第２の発明では、第１の発明において、上記回転軸と上記旋回ピニオン軸とを結合する歯車結合部は、上記旋回ピニオン軸上に少なくとも一段以上の遊星歯車減速部を有し、該遊星歯車減速部と上記回転軸との間は複数の平歯車又は、はすば歯車で接続されている。
【００１２】
上記の構成によると、旋回駆動源を、旋回ピニオン軸上に少なくとも一段以上の遊星歯車減速部を有する汎用の旋回減速機に対し、複数の平歯車又は、はすば歯車を介して接続できるので、部品の共用化が図られると共に、既存の作業機械用旋回機構に対しての改造も可能となる。
【００１３】
第３の発明では、第１又は第２の発明において、上記歯車結合部の減速比は１以上とする。
【００１４】
上記の構成によると、旋回駆動源の回転軸を減速させて旋回ピニオン軸を駆動させることができるので、油圧モータに比べて高速低トルクの電動機を使用することができる。電動機は、低速高トルクの油圧モータに比べて容積が大きくなるが、旋回駆動源の回転軸を旋回ピニオン軸に対して平行に後方へオフセットして配置してアタッチメントと電動機との接触を回避しているので、アタッチメントの最大起立角度を大きくすることができる。
【００１５】
第４の発明では、第３の発明において、
上記歯車結合部は、上記水平回動軸よりも下方に配置されている。
【００１６】
すなわち、後方小旋回の作業機械では旋回ベアリングとの位置関係により、通常の作業機械に比べてより旋回ピニオン軸が前方に近寄ってくるが、上記の構成によると、旋回駆動源の回転軸を旋回ピニオン軸に対して平行に後方へオフセットして配置しているので、歯車結合部の高さを低くでき、歯車結合部をアタッチメント基端の回動軸の真下に持ってくることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、第１の発明によれば、旋回ピニオン軸と歯車結合する旋回駆動源の回転軸を旋回ピニオン軸に対して平行に後方へオフセットして配置したことにより、作業機械用旋回機構を作業機械のアタッチメントとの接触を防ぎながら、限られたスペースに配置することができる。
【００１８】
上記第２の発明によれば、歯車結合部を一般的な一段以上の遊星歯車減速部と、複数の平歯車又は、はすば歯車とで構成したことにより、部品を共用化してコストを削減することができる。
【００１９】
上記第３の発明によれば、旋回駆動源の回転軸を減速させて旋回ピニオン軸を駆動させるようにしたことにより、高速低トルクの電動機を利用でき、また、油圧モータよりも容積の大きい電動機を使用しても最大起立角度におけるアタッチメントとの接触を回避することができるので、旋回駆動源に油圧モータを使用しないハイブリット作業機械等にも適用することができる。
【００２０】
上記第４の発明によれば、歯車結合部を水平回動軸よりも下方に配置したことにより、アタッチメントとの接触を防ぎながら、後方小旋回作業機械等の限られたスペースを有効利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態にかかる作業機械用旋回機構及びその周辺を示す側面図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる作業機械用旋回機構及びその周辺を後側から見た斜視図である。
【図３】作業機械用旋回機構及び旋回フレームを示す底面図である。
【図４】作業機械用旋回機構の概要を説明する模式図である。
【図５】電動機、歯車結合部及び旋回ピニオンを拡大して示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１及び図２は、本発明の実施形態の作業機械用旋回機構を備えた作業機械としてのハイブリッドショベル１の主要な部分を示す。このハイブリッドショベル１は、いわゆる後方小旋回型のショベルであり、クローラ２を有する下部走行体３と、この下部走行体３に対して作業機械用旋回機構としての旋回機構４を介して回転自在に支持される上部旋回体５とを備えている。上部旋回体５のベースとなる旋回フレーム６の中央よりには、上方へ側面視三角形状に膨出するアタッチ支持部６ａが形成され、このアタッチ支持部６ａに支持された水平回動軸７によってアタッチメント８が前後に回動可能に支持されている。なお、図１及び図２では、アタッチメント８の下部ブームの基端側のみを示し、このアタッチメント８の構成は特に限定されない。
【００２４】
旋回機構４は、内輪１１及び外輪１２が互いに回転自在に連結された旋回ベアリング１０を備えている。図３及び図４に示すように、本実施形態の旋回ベアリング１０は、例えばボール１０ａを有する玉軸受で、この内輪１１の内側全周には、内歯車１１ａが形成されている。内輪１１は、下部ベアリングボルト１１ｂで下部走行体３のベアリング取付用フランジ３ａに締結されている。一方、外輪１２は、上部ベアリングボルト１２ａで旋回フレーム６に締結されている。そして、内歯車１１ａに旋回ピニオン１３が噛み合って回転するように構成されている。旋回ピニオン１３は、旋回駆動源としての電動機１４で回転駆動されるようになっている。電動機１４は、旋回フレーム６の水平回動軸７よりも後方に固定されている。
【００２５】
具体的には、電動機１４の回転軸１６（出力軸）は、旋回ピニオン軸１３ａと歯車結合されている。回転軸１６は、さらに旋回ピニオン軸１３ａに対して平行に後方へオフセットして配置されている。通常、後方小旋回型のハイブリッドショベル１では、後方だけでなく、前方の旋回半径も小さくするためにアタッチメント８を大きく起立させる必要があり、アタッチメント８の最大起立角度は、通常のショベルに比べて大きくなる（地面に対して９０°以上）。このため、平面視で旋回ピニオン１３とアタッチメント８とが重なり合う、言い換えれば最大起立角度において旋回ピニオン１３の真上にアタッチメント８が来るように構成されている。
【００２６】
図４に模式的に示すように、歯車結合部１５は、一段以上例えば２段の遊星歯車減速部１７を有する下部１５ａと、複数の例えば２つの平歯車１８，１９を有する上部１５ｂとで構成されている。下部１５ａ内の遊星歯車減速部１７が旋回ピニオン軸１３ａに歯車結合され、上部１５ｂ内の平歯車１８，１９が回転軸１６と歯車結合されている。電動機１４の下端に形成されたフランジ部１４ａは、モータ固定用ボルト５０で上部１５ｂに締結されている。下部１５ａの下端フランジ部１５ｃが、駆動源固定用ボルト５１で旋回フレーム６の締結されている。下部１５ａは、汎用の旋回減速機と共通のものを使用することができ、上部１５ｂ部分を別部品とすれば、部品の共用化が図られると共に、既存のハイブリッドショベル１に対しての改造も可能となる。
【００２７】
そして、図１に示すように、回転軸１６が後方にオフセットされたことで、上部１５ｂの前側１５ｄの高さｈは低くなり、歯車結合部１５は、水平回動軸７よりも下方に配置されている。
【００２８】
歯車結合部１５の減速比は１以上、すなわち減速となっている。つまり、電動機１４側の第１平歯車１８は、遊星歯車減速部１７側の第２片歯車１９よりも小径となっている。このため、電動機１４の回転軸１６を減速させて旋回ピニオン軸１３ａを駆動させることができるので、油圧モータに比べて高速低トルクの電動機１４を使用することができる。
【００２９】
しかも、電動機１４は、低速高トルクの油圧モータに比べて容積が大きくなっているが、本実施形態では、電動機１４の回転軸１６を旋回ピニオン軸１３ａに対し、平行に後方へオフセットして配置しているので、最大起立角度におけるアタッチメント８と電動機１４との接触が回避される。
【００３０】
したがって、本実施形態にかかる旋回機構４によると、旋回ピニオン軸１３ａと歯車結合する電動機１４の回転軸１６を旋回ピニオン軸１３ａに対して平行に後方へオフセットして配置したことにより、旋回機構４をハイブリッドショベル１のアタッチメント８との接触を防ぎながら、限られたスペースに配置することができる。
【００３１】
また、容積の大きい電動機１４を使用しても最大起立角度におけるアタッチメント８との接触を回避することができるので、油圧モータではなく電動機１４を使用するハイブリッドショベル１で特に有利である。
【００３２】
（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【００３３】
すなわち、上記実施形態では、作業機械は、ハイブリッドショベル１としたがこれに限定されず、旋回駆動として電動機１４ではなく油圧モータを備えるものとしても、本発明は適用可能である。
【００３４】
上記実施形態では、歯車結合部１５を２段の遊星歯車減速部１７を有する下部１５ａと、２つの平歯車１８，１９を有する上部１５ｂとで構成したが、歯車結合部１５が３段以上の遊星歯車減速部１７を有する下部１５ａを備えたり、３つの平歯車１８，１９を有する上部１５ｂを備えたりしてもよい。
【００３５】
上記実施形態では、遊星歯車減速部１７と回転軸１６との間を複数の平歯車１８，１９で接続したが、複数のはすば歯車で接続してもよい。
【００３６】
さらに、後方小旋回のハイブリッドショベル１では旋回ベアリング１０との位置関係により、通常のハイブリッドショベル１に比べてより旋回ピニオン軸１３ａが前方に近寄ってくるが、上記実施形態では、回転軸１６が後方にオフセットされたことで、上部１５ｂの前側１５ｄは、高さｈが低くなっているので、歯車結合部１５をアタッチメント８基端の回動軸の真下に持ってくることもできる。
【００３７】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【符号の説明】
【００３８】
１      ハイブリッドショベル（作業機械）
４      旋回機構
５      上部旋回体
７      水平回動軸
８      アタッチメント
１０      旋回ベアリング
１１      内輪
１１ａ    内歯車
１２      外輪
１３      旋回ピニオン
１３ａ    旋回ピニオン軸
１４      電動機（旋回駆動源）
１５      歯車結合部
１６      回転軸
１７      遊星歯車減速部
１８，１９      平歯車
【図１】
2010203196.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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