(57)【要約】【課題】作業機械の旋回装置に関し、その設置スペースを節減することができるとともに、その製作性，操作性や乗り心地等の機能、及び、その周辺に配置される機器や配管のレイアウトの自由度を高めることができるようにする。【解決手段】下部走行体（２）と下部走行体（２）に対して旋回軸（Ｏ）を中心として旋回自在な上部旋回体（３）とを備えた作業機械において、その軸（Ｏｍ）を旋回軸（Ｏ）に一致させるとともにその軸（Ｏｍ）周りが中空に形成されたラジアルピストンモータ型の旋回モータ（４０）と、旋回モータ（４０）の中空の部分に配設されたスイベルジョイント（３０）とを備え、旋回モータ（４０）のうちの固定部が下部旋回体（２）に固定されるとともに、旋回モータ（４０）のうちの旋回部が上部旋回体（３）に固定され、旋回部が旋回するのに伴い上部旋回体（３）が旋回するように構成する。【選択図】図３
2010053530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体と該下部走行体に対して旋回軸を中心として旋回自在な上部旋回体とを備えた作業機械において、
その軸を該旋回軸に一致させるとともにその軸周りが中空に形成された、ラジアルピストンモータ型の旋回モータと、
該旋回モータの中空の部分に配設されたスイベルジョイントとを備え、
該旋回モータのうちの固定部が該下部旋回体に固定されるとともに、該旋回モータのうちの旋回部が該上部旋回体に固定され、該旋回部が旋回するのに伴い該上部旋回体が旋回する
ことを特徴とする、作業機械の旋回装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の作業機械の旋回装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベル１００は、図５に示すように、下部走行体１０１と上部旋回体１０２と作業装置（図示略）とを備えて構成されており、上部旋回体１０２は、旋回装置１１０によって下部走行体１０１に旋回自在に結合されている。
旋回装置１１０は、油圧モータ（旋回モータ）１２１，減速機１２２及びピニオンギア１２３を有するスイングドライブ（駆動装置）１２０とスイングベアリング１３０とスイベルジョイント１４０とを備えて構成されている。そして、エンジンによって駆動される油圧ポンプからの圧油によって旋回モータ１２１が作動し、旋回モータ１２１のシャフトの回転が減速機１２２に入力され、減速機１２２によってその回転が減速され、減速機１２２の出力シャフトに取り付けられたピニオンギア１２３がスイングベアリング１３０の内歯１３１と噛み合い回転して、上部旋回体１０２を旋回するようになっている。また、スイベルジョイント１４０は３６０度回転する継手であって、上部旋回体１０２が旋回したとき、上部旋回体１０２のスイングフレーム１０２ａ上に搭載されたコントロールバルブ１５０から下部走行体１０１用の油圧モータ（走行モータ）１０１ａへと繋がる油圧ホース１６１の捩れを防ぎ、走行モータ１０１ａへ圧油を通すようになっている。
【０００３】
ところで、旋回モータ１２１には、特許文献１に開示されているように、斜板式のアキシャルピストンモータが用いられるのが一般的である。アキシャルピストンモータは高速回転低トルクのモータであるため、上部旋回体１０２を旋回させるのに十分なトルクを得るため減速機１２２を必要とし、減速機１２２によって回転数を下げトルクを上げるようになっている。
【特許文献１】特開２００７−１００３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、従来はアキシャルピストンモータ型の旋回モータ１２１単体ではトルクが不十分なため減速機１２２を組み合わせるが、ゆえにスイングドライブ１２０全体が大型化してしまっている。近年では油圧ショベル１００は様々な機能が求められ、多くの機器を搭載することになるが、一方、その機器の設置スペースには限りがあるため、スイングドライブ１２０を含む旋回装置１１０もできる限り小型であることが望ましい。
【０００５】
また、通常、減速機１２２の上に旋回モータ１２１が取り付けられているため、旋回モータ１２１の高さは高くなり、また、旋回モータ１２１へ繋がる油圧ホース１６２を高くルーティングすることになる。すると、作業装置の姿勢によって、コントロールバルブ１５０と作業装置用の油圧シリンダとを結ぶ油圧ホース（図示略；以下、作業装置用の油圧ホースという）のたわみが変化し、特に作業装置のうちのブームを上げたときには作業装置用の油圧ホースが大きくたわみ、旋回モータ１２１や旋回モータ１２１へ繋がる油圧ホース１６２に干渉するおそれが大きくなるので、それを避けるために、作業装置用の油圧ホースを左右に分けて配管する等、レイアウトに工夫が必要であった。
【０００６】
また、旋回モータ１２１の駆動力を減速機１２２に続いて、ピニオンギア１２３から内歯１３１へと伝えているので、減速機１２２のギア間やピニオンギア１２３及び内歯１３１間にバックラッシ（ガタ）が存在し、旋回起動時の微妙な遅れや旋回ハンチングの一因ともなっていた。
さらに、スイングベアリング１３０は大型の機器のため、内歯１３１の歯切り加工が大変であった。
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みて案出されたもので、その設置スペースを節減することができるとともに、その製作性・機能、及び、その周辺に配置される機器や配管のレイアウトの自由度を高めることができるようにした、作業機械の旋回装置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】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明の作業機械の旋回装置は、下部走行体と該下部走行体に対して旋回軸を中心として旋回自在な上部旋回体とを備えた作業機械において、その軸を該旋回軸に一致させるとともにその軸周りが中空に形成されたラジアルピストンモータ型の旋回モータと、該旋回モータの中空の部分に配設されたスイベルジョイントとを備え、該旋回モータのうちの固定部が該下部旋回体に固定されるとともに、該旋回モータのうちの旋回部が該上部旋回体に固定され、該旋回部が旋回するのに伴い該上部旋回体が旋回することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の本発明の作業機械の旋回装置によれば、旋回モータとしてラジアルピストンモータが採用され、旋回モータのモータ軸が旋回軸に一致するように構成されているので、上部旋回体を旋回モータで直接旋回駆動することができ、従来のように減速機やピニオンギアが不要になり、コンパクトに形成してその設置スペースを節減することができる。また、従来のようにスイングベアリングの内歯並びにピニオンギア及び内歯用のグリスバスも不要になり、加工が簡素になって、製作性を高めることができる。
【００１０】
また、旋回モータとしてラジアルピストンモータが採用されているためにシャフトの軸周りを中空に形成可能なことを利用して、シャフトの中空部分にスイベルジョイントが設置されているので、旋回モータの高さを抑えるとともに、旋回モータとスイベルジョイントとを一箇所にまとめて設置することができる。ゆえに、旋回モータとスイベルジョイントとの設置スペースを節減できて、上部旋回体のスイングフレーム上の限られた空きスペースを広く確保し、種々の機器を搭載する際の機器のレイアウトの自由度を高めることができる。また、例えばブームが動く際の旋回モータと配管との干渉を防止できて、配管のレイアウトの自由度も高めることができる。
【００１１】
さらに、従来のように減速機のギア間やピニオンギア及び内歯間に生じていたようなバックラッシがなく、上部旋回体を滑らかに旋回させることができる。つまり、操作性や乗り心地等の機能を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
［一実施形態］
本発明の一実施形態について説明する。図１〜図４は本発明の一実施形態に係る作業機械の旋回装置を示す図であって、図１は一部を透視及び切断して示すその作業機械の正面図、図２は図１の矢印Ａ方向から見たその旋回装置の模式図、図３は図２の旋回装置のうちの特に旋回モータを切断して示す模式図、図４はその作業機械の全体を示す斜視図である。
【００１３】
＜構成＞
図４に示すように、油圧ショベル１は、下部走行体２と上部旋回体３と作業装置４とを備えて構成されている。
下部走行体２は、図１に示すように、ベースフレーム２ａと、ベースフレーム２ａの両側に位置し、機体前後方向に延在する左右一対のサイドフレーム２ｂと、ベースフレーム２ａ上に固着された連結フレーム２ｃと、各サイドフレーム２ｂに取り付けられた左右一対の油圧モータ（走行モータ）２ｄと、各サイドフレーム２ｂ周りに装着され、各走行モータ２ｄによって駆動される左右一対のクローラ２ｅとを有している。
【００１４】
上部旋回体３は、図４に示すように、スイングフレーム３ａと、スイングフレーム３ａの前部左側に載置されたオペレータ室としてのキャブ５と、スイングフレーム３ａの後端部に載置されたカウンタウエイト６と、カウンタウエイト６の前方に形成されたエンジンルーム７と、スイングフレーム３ａの前部右側に載置されたコントロールバルブ８及び作動油タンク９（図１参照）とを有している。
【００１５】
なお、特に図示しないが、エンジンルーム７は、ファイアウォールによってその前方に位置する後述のスイングドライブ室ＳＤと区画されており、また、エンジンルーム７には、エンジン，エンジンによって駆動され圧油を吐出する油圧ポンプ，エンジン冷却水を冷却するラジエータや圧油を冷却するオイルクーラ等の熱交換器が収容されている。
ここで、スイングフレーム３ａは、図１に示すように、メインフレーム３ａａと、メインフレーム３ａａの中央部に立設された左右一対のセンタープレート３ａｂとを有している。一対のセンタープレート３ａｂは相互に平行に機体前後方向に延在しており、その前部には、図４に示すように、作業装置４のブーム４ａが取り付けられている。なお、センタープレート３ａｂ間の幅は、キャブ５やコントロールバルブ８や作動油タンク９等のレイアウト、ブーム４ａのフートの幅、及び、スイングフレーム３ａの強度等を考慮して設定されている。
【００１６】
そして、上部旋回体３は、旋回装置１０によって下部走行体２に結合され、旋回軸Ｏを中心として旋回するようになっている。
旋回装置１０は、図２及び図３に示すように、スイングベアリング２０と、スイベルジョイント３０と、油圧モータ（旋回モータ）４０とを備えて構成されている。
スイングベアリング２０は、上部旋回体３及び作業装置４の質量を支え、上部旋回体３を下部走行体２に対して滑らかに旋回させるものであって、上部旋回体３のメインフレーム３ａａにボルト締結されるアウターレース２１と、下部走行体２の連結フレーム２ｃにボルト締結されるインナーレース２２と、アウターレース２１及びインナーレース２２間に介装される複数のボール２３とを有している。
【００１７】
スイベルジョイント３０は、３６０度回転する継手であって、下部走行体２に固定されるボディと、上部旋回体３に固定されるスピンドルとを有している。そして、上部旋回体３の旋回に伴って油圧ホース５１が捩れるのを防ぎ、走行モータ２ｄへ圧油を通すようになっている。油圧ホース５１は、コントロールバルブ８と走行モータ２ｄとを接続する油圧配管である。なお、下部走行体２にブレードが装備されているときには、ブレードを駆動する油圧シリンダとコントロールバルブ８とを接続する油圧ホース５２（図中に二点鎖線で示す）も、スイベルジョイント３０によってその捩れを防止されるようになっている。
【００１８】
スイベルジョイント３０とそれに繋がる油圧ホース５１（５２）とは、スイングドライブ室ＳＤに配設されている。スイングドライブ室ＳＤは、左右一対のセンタープレート３ａｂと後方のエンジンルーム７を区画するファイアウォールとに囲まれて形成されたスペースである。
旋回モータ４０は、マルチストローク式のラジアルピストンモータで構成され、旋回軸Ｏとそのモータ軸Ｏｍとが一致するように取り付けられ、上部旋回体３を直接旋回駆動するようになっている（つまり、従来のように、減速機やスイングベアリングを介することなく、上部旋回体３を旋回駆動するようになっている）。なお、ラジアルピストンモータは、減速機がなくても高トルクを生み出すことができるものである。
【００１９】
詳しくは、旋回モータ４０は、フランジ４１ａを介して上部旋回体３のメインフレーム３ａａにボルト締結されたハウジング４１と、ハウジング４１内に収容され、ラジアル方向に複数のシリンダ４２ａが形成されたシリンダブロック４２と、下部走行体２の連結フレーム２ｃにボルト締結されるとともに、シリンダブロック４２の内周面に結合されたシャフト４３と、シリンダ４２ａに内挿されてラジアル方向に往復するピストン４４と、シリンダブロック４２の外周に位置し、ハウジング４１に固定されたカムリング４５と、ピストン４４の先端に配設され、カムリング４５の内側に形成されたカム面４５ａに沿って転動するカムローラ４６とを有している。
【００２０】
そして、ピストン４４が油圧ホース５３を通って給排される圧油の作用を受けて往復運動し、ピストン４４の先端に配設されたカムローラ４６がカムリング４５のカム面４５ａ上を転動することによって、カムリング４５ひいてはハウジング４１に回転運動が生じ、この回転運動によって上部旋回体３を旋回駆動することができるようになっている。
ここで、本発明の大きな特徴として、シャフト４３が中空に形成されており、そして、このシャフト４３の中空部分を貫通するようにスイベルジョイント３０が設置されていることが挙げられる。
【００２１】
＜作用・効果＞
本発明の一実施形態にかかる作業機械の旋回装置は上述のように構成されているので、以下のような作用・効果がある。
旋回モータ４０としてマルチストローク型のラジアルピストンモータが採用され、旋回モータ４０のモータ軸Ｏｍが旋回軸Ｏに一致するように配設されているので、上部旋回体３を旋回モータ４０で直接旋回駆動することができ、従来のように減速機やピニオンギアが不要になり、コンパクトに形成してその設置スペースを節減することができる。また、従来のようにスイングベアリングの内歯並びにピニオンギア及び内歯用のグリスバスも不要になり、加工が簡素になって、製作性を高めることができる。
【００２２】
また、旋回モータ４０としてマルチストローク式のラジアルピストンモータを採用することでシャフト４３の軸Ｏｍ周りを中空に形成可能なことを利用して、シャフト４３の中空部分にスイベルジョイント３０が設置されているので、旋回モータ４０の高さを抑えるとともに、旋回モータ４０とスイベルジョイント３０を一箇所にまとめて設置することができ、スイングドライブ室ＳＤをすっきりとさせることができる。そして、近年の油圧ショベル１の高機能化に対応して、スイングドライブ室ＳＤに種々の追加機器を搭載することができるとともに、スイベルジョイント３０に繋がる油圧ホース５１（５２）やその周辺に配置される機器のレイアウトの自由度を高めることができる。
【００２３】
つまり、スイングドライブ室ＳＤは、センタープレート３ａｂ間の幅が強度等を考慮して設定されることにより、その大きさが必然的に決められてしまうものであるが、そのスイングドライブ室ＳＤをすっきりとさせることができるので、そこに種々の追加機器を自由に搭載することができるとともに、従来のように作業装置４用の油圧ホース（図示略）が旋回モータ４０や油圧ホース５１〜５３に干渉するおそれがなく、レイアウトの自由度を高めることができる。
【００２４】
また、従来のように減速機のギア間やピニオンギア及び内歯間に生じていたようなバックラッシがなく、上部旋回体３を滑らかに旋回させることができる。つまり、操作性や乗り心地といった機能を高めることができる。
【００２５】
［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。
【００２６】
例えば、上記実施形態では、旋回モータ４０のシャフト４３の中空部分にスイベルジョイント３０が設置されているが、スイベルジョイント３０をスイングフレーム３ａの下方に設置するようにしても良い。つまり、シャフト４３の中空部分に油圧ホース５１〜５３を通し、図１に示すものよりも高さを抑えたスイベルジョイント３０を連結フレーム２ｂに設置するようにしても良い。このような構成によっても、上記実施形態と同様に効果を得ることができる。
【００２７】
また、上記実施形態では、旋回モータ４０は、ハウジング４１及びカムリング４５が上部旋回体３と一体に旋回するようにハウジング４１が上部旋回体３にボルト締結され、それら４１，４５が旋回部となり、一方、シリンダブロック４２及びシャフト４３が動かないようにシャフト４３が下部走行体２にボルト締結され、それら４２，４３が固定部となっているが、旋回モータ４０の旋回部・固定部の関係はこれに限定されるものではない。つまり、例えば、シリンダブロック４２及びシャフト４３が上部旋回体３と一体に旋回し、一方、ハウジング４１及びカムリング４５が下部走行体２とともに動かないように構成されていても良い。
【００２８】
また、上記実施形態では油圧ショベル１について説明したが、油圧ショベル１以外の作業機械に適用されてももちろん良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係る作業機械の旋回装置を示す図であって、一部を透視及び切断して示すその作業機械の正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る作業機械の旋回装置を示す図であって、図１の矢印Ａ方向から見たその旋回装置の模式図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る作業機械の旋回装置を示す図であって、図２の旋回装置のうちの特に旋回モータを切断して示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る作業機械の旋回装置を適用した作業機械の全体を示す斜視図である。
【図５】本発明の従来技術に係る作業機械の旋回装置を示す図であって、一部を透視及び切断して示すその作業機械の正面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  油圧ショベル（作業機械）
２  下部走行体
２ａ  ベースフレーム
２ｂ  サイドフレーム
２ｃ  連結フレーム
２ｄ  走行モータ
２ｅ  クローラ
３  上部旋回体
３ａ  スイングフレーム
３ａａ  メインフレーム
３ａｂ  センタープレート
４  作業装置
４ａ  ブーム
５  キャブ
６  カウンタウエイト
７  エンジンルーム
８  コントロールバルブ
９  作動油タンク
１０  旋回装置
２０  スイングベアリング
２１  アウターレース
２２  インナーレース
２３  ボール
３０  スイベルジョイント
４０  旋回モータ
４１  ハウジング
４１ａ  フランジ
４２  シリンダブロック
４２ａ  シリンダ
４３  シャフト
４４  ピストン
４５  カムリング
４５ａ  カム面
４６  カムローラ
５１〜５３  油圧ホース
Ｏ  旋回軸
Ｏｍ  旋回モータのモータ軸
ＳＤ  スイングドライブ室
１００  油圧ショベル
１０１  下部走行体
１０１ａ  走行モータ
１０２  上部旋回体
１０２ａ  スイングフレーム
１１０  旋回装置
１２０  スイングドライブ（駆動装置）
１２１  旋回モータ
１２２  減速機
１２３  ピニオンギア
１３０  スイングベアリング
１３１  内歯
１４０  スイベルジョイント
１６１  油圧ホース
【図１】
2010053530.tif 000003
【図２】
2010053530.tif 000004
【図３】
2010053530.tif 000005
【図４】
2010053530.tif 000006
【図５】
2010053530.tif 000007