(57)【要約】【課題】電動機と増速機を高い同心度を確保しながら容易に連結できるようにする。【解決手段】駆動源としての電動機１３の出力を増速機１８で増速して油圧ポンプ７に伝える動力伝達構造として、電動機出力軸１５を増速機１８の入力軸穴２２に嵌合連結することにより、電動機出力軸１５が増速機入力軸を兼用し、増速機の自重が電動機出力軸１５で支持された状態で電動機１３と増速機１８とを連結し、かつ、増速機１８に作用する回転反力を反力支持部で支持するようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧アクチュエータの油圧源である油圧ポンプと、この油圧ポンプの駆動源としての電動機と、この電動機の出力を増速して上記油圧ポンプに伝える増速機とを備え、この増速機の入力部に軸穴が設けられ、上記電動機の出力軸がこの軸穴に嵌合連結されることにより、電動機出力軸が増速機入力軸を兼用し、増速機の自重が電動機出力軸で支持された状態で電動機と増速機とが連結され、かつ、上記増速機に作用する回転反力を支持するための反力支持部が設けられたことを特徴とする電動式作業機械。
【請求項２】
請求項１記載の電動式作業機械において、増速機と油圧ポンプとは、増速機出力軸が油圧ポンプの入力軸を兼用し、ポンプ自重が増速機出力軸で支持された状態で連結されたことを特徴とする電動式作業機械。
【請求項３】
電動機の出力軸と油圧ポンプの入力軸が、平行かつ互いの軸心間に段差が形成される状態で配置し、増速機が上記段差部分に設けられたことを特徴とする請求項１または２記載の電動式作業機械。
【請求項４】
電動機の出力軸が、増速機の入力軸穴にテーパブッシュを介して嵌合連結されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電動式作業機械。
【請求項５】
反力支持部に、振動を吸収する防振体が設けられたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電動式作業機械。
【請求項６】
電動機と油圧ポンプが機械幅方向に並んで配置されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電動式作業機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は駆動源として電動機を搭載した電動式作業機械に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば油圧ショベルにおいては、一般的には駆動源としてエンジンを搭載し、このエンジンによって各機器を駆動する構成がとられている。
【０００３】
図５，６はこのエンジン駆動式油圧ショベルの上部構造を示し、図示しない下部走行体上に上部旋回体１が竪軸まわりに旋回自在に搭載され、この上部旋回体１の後部に設けられた機械室２内にエンジン３が設置される。図５中、４はキャビンである。
【０００４】
エンジン３は、その長手方向がショベルの幅（左右）方向となる横長姿勢で設置され、図６に示すようにエンジン中心よりも下方位置で左右両側に突出した出力軸５，６の一方（通常は図示のように背面から見て右側の出力軸６。以下、この例で説明する）に、油圧シリンダ等の油圧アクチュエータの油圧源である油圧ポンプ７が連結される。
【０００５】
なお、エンジン３の左側には作動油冷却用のオイルクーラー８、ラジエータ９及びこれらの冷却風を送るファン１０が配置され、左側出力軸５に歯車伝動機構１１を介して連動連結されたファン駆動軸１２によってファン１０が駆動される。
【０００６】
ところで、トンネル内や建物内のように換気が悪い場所、またはエンジン騒音が問題となる場所等で使用される油圧ショベルの場合、上記エンジンに代えて、図７に示すように商用電源で駆動される電動機１３が駆動源として搭載され、電動式油圧ショベルとして改装される場合がある。
【０００７】
この場合、エンジン駆動式と同様に電動機１３の左右両側に出力軸１４，１５が設けられ、右側出力軸１５に油圧ポンプ７が連動連結される。
【０００８】
なお、左側出力軸１４は直接ファン１０に連結される。また、エンジン冷却用のラジエータ９が不要につき取り外され、ファン１０はオイルクーラー８のみに冷却風を送る。
【０００９】
この場合、駆動源がエンジン３から電動機１３に置換されることに伴い、次の問題が生じる。
【００１０】
エンジン３は、普通、２０００ｒｐｍ以上の回転数で使用されるが、電動機１３の場合、商用周波数との関係から、たとえば４極の場合その出力回転数は５０Ｈｚ地域では１５００ｒｐｍ、６０Ｈｚ地域では１８００ｒｐｍとエンジン回転数よりも格段に低いものとなる。
【００１１】
このため、エンジン駆動式の場合と同等の作業能力を確保するためには電動機出力を増速する必要がある。
【００１２】
この増速手段として、インバータ（周波数変換器）を用いることが考えられるが、インバータそのものが高価であるうえに、インバータ用の制御盤、及び高調波に対するノイズ対策が必要となる等の理由から設備コストが高くつく。また、インバータ及びその制御盤を付加することで余分なスペースが必要となり、これらの点で増速手段としては不利となる。
【００１３】
そこで、図７に示すように右側出力軸１５とポンプ入力軸１６を同軸上に配置し、これらの間に増速機構（たとえば遊星歯車機構）１７を介在させることが考えられる（特許文献１参照）。
【００１４】
【特許文献１】
実開昭６３−１３７５５８号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このように増速機１７を用いる場合、電動機１３と増速機１７との間に芯ずれによる振動や連結部の破損等が発生しないように、電動機出力軸１５と増速機入力軸の同心度（たとえば０．０５程度）を確保する必要がある。
【００１６】
その方策として、図７に示すように電動機１３として、出力軸１５の外周にフランジ１５ａが一体に設けられたフランジ付き電動機を用いることが考えられる。あるいは、特許文献１に示されているように、電動機出力軸１５と増速機入力軸をカップリングを介して連結することも考えられる。
【００１７】
しかし、こうすると、増速機１７を電動機１３及び油圧ポンプ７と同軸上に追加することで、ただでさえポンプ駆動部の全長（電動機１３の右端からポンプ右端までの距離）Ｌが長くなる上に、フランジ１５ａ（またはカップリング）分が加わってポンプ駆動部全長Ｌが益々長くなり、図示のように機械室２の幅内に納まらなくなるおそれがある。
【００１８】
このため、現実的にはフランジやカップリング無しで電動機と増速機入力軸とを直結するしかなく、その結果、ポンプ駆動部の組立に熟練と時間を要し、しかも高い同心度を確保することが困難であった。
【００１９】
本発明は上記の問題を解決し、電動機と増速機を高い同心度を確保しながら容易に連結することができる電動式作業機械を提供するものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、油圧アクチュエータの油圧源である油圧ポンプと、この油圧ポンプの駆動源としての電動機と、この電動機の出力を増速して上記油圧ポンプに伝える増速機とを備え、この増速機の入力部に軸穴が設けられ、上記電動機の出力軸がこの軸穴に嵌合連結されることにより、電動機出力軸が増速機入力軸を兼用し、増速機の自重が電動機出力軸で支持された状態で電動機と増速機とが連結され、かつ、上記増速機に作用する回転反力を支持するための反力支持部が設けられたものである。
【００２１】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、増速機と油圧ポンプとは、増速機出力軸が油圧ポンプの入力軸を兼用し、ポンプ自重が増速機出力軸で支持された状態で連結されたものである。
【００２２】
請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、電動機の出力軸と油圧ポンプの入力軸が、平行かつ互いの軸心間に段差が形成される状態で配置し、増速機が上記段差部分に設けられたものである。
【００２３】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかの構成において、電動機の出力軸が、増速機の入力軸穴にテーパブッシュを介して嵌合連結されたものである。
【００２４】
請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかの構成において、反力支持部に、振動を吸収する防振体が設けられたものである。
【００２５】
請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれかの構成において、電動機と油圧ポンプが機械幅方向に並んで配置されたものである。
【００２６】
上記構成によると、電動機出力軸が増速機入力軸を兼用し、電動機出力軸で増速機の自重を支持した状態で両者を連結するため、電動機出力軸と増速機入力軸の同心度を確保することができる。
【００２７】
つまり、電動機出力軸を増速機の入力部の軸穴に嵌め込むだけで、両者を同心状態で容易に連結することができる。
【００２８】
従って、フランジやカップリングが不要となるため、ポンプ駆動部の全長を短くすることができる。これにより、駆動源をエンジンから電動機に置き換え、かつ、増速機を付加しながら、ポンプ駆動部を極力小形化し、このポンプ駆動部をエンジン駆動式の作業機械（とくに小形の作業機械）に設けられた既存のスペースに容易に納めることができる。
【００２９】
この場合、増速機に作用する回転反力は反力支持部で支えられるため、電動機の回転トルクが増速機に確実に伝達される。
【００３０】
また、請求項２の構成によると、増速機に対して油圧ポンプもまた、増速機出力軸がポンプ入力軸となる同心状態で簡単に連結することができる。
【００３１】
この場合、電動機出力軸で増速機及び油圧ポンプの両者の自重を支えることとなる。
【００３２】
請求項３の構成によると、電動機出力軸とポンプ入力軸とが段差を持って配置され、この段差を埋める形で増速機が設けられているため、増速機の電動機出力軸側部分とポンプ入力軸側部分を同一平面内に配置することが可能となる。
【００３３】
このため、電動機出力軸、増速機、ポンプ入力軸の三者を同軸上に並べただけの場合と比較して、ポンプ駆動部の軸方向長さ（請求項６では機械幅方向の長さ）をさらに短縮することができる。
【００３４】
請求項４の構成によると、電動機出力軸が増速機の入力軸穴にテーパブッシュを介して嵌合連結されるため、電動機出力軸と入力軸穴の同心度を上げ、しかもこれらの連結作業を一層容易化することができる。
【００３５】
請求項５の構成によると、反力支持部に防振体が設けられているため、電動機及び増速機（請求項３ではさらに油圧ポンプ）から反力支持部への振動の伝達が抑えられる。このため、振動による反力支持部の損傷や変形等を防止することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図１〜図４によって説明する。
【００３７】
以下の実施形態において、図７に示す部分と同一部分には同一符号を付して示し、その重複説明を省略する。
【００３８】
図１に示すように、機械室２内に駆動源としての電動機１３が横長姿勢で設けられ、図右側の出力軸（以下、単に電動機出力軸という）１５に油圧ポンプ７の入力軸１６が歯車式の増速機１８を介して連結されている。
【００３９】
電動機出力軸１５とポンプ入力軸１６は、平行にかつ互いの軸心間に段差ａが形成されるように上下に位置ずれして配置され、この両軸１５，１６の段差ａ部分にこれを埋める形で増速機１８が設けられている。
【００４０】
この増速機１８は、図２に示すように、同一平面（鉛直面）内に配置された入力、中間、出力各平歯車１９，２０，２１を備え、入力平歯車１９が電動機出力軸１５に、出力平歯車２１がポンプ入力軸１６にそれぞれ取付けられている。
【００４１】
この構成により、電動機１３の回転力が増速機１８により増速されて油圧ポンプ７に伝えられるため、増速比を適当値に設定することにより、エンジン式の場合と同等のポンプ回転数が得られ、機械本体の作業能力を生かすことができる。
【００４２】
この場合、段差ａを設けたことにより、上記のように各平歯車１９，２０，２１を同一垂直面内に配置することができるため、ポンプ駆動部の軸方向長さＬ１（図１参照）Ｌ１を、図７のように電動機出力軸１５、増速機１７、ポンプ入力軸１６の三者を同軸上に並べただけの場合の駆動部長さＬよりも大幅に短縮し、ポンプ駆動部を小形化することができる。
【００４３】
電動機出力軸１５と増速機１８の連結部分の詳細構造を図３に示す。
【００４４】
電動機出力軸１５は、増速機１８の入力平歯車１９に設けられた入力軸穴２２に嵌め込まれた状態で入力平歯車１９に結合され、この結合部分で回転力の伝達作用が行われるとともに、増速機１８全体の自重が支えられる。
【００４５】
すなわち、電動機１３と増速機１８とは、電動機出力軸１５が増速機入力軸を兼用し、かつ、増速機自重が電動機出力軸１５で支持された状態で連結されている。
【００４６】
このように、電動機出力軸１５と増速機入力軸とが同じ軸であるため、これらの同心度が自動的に確保され、電動機出力軸１５を増速機１８の入力軸穴２２に嵌め込むだけで、両者を同心状態で容易に連結することができる。
【００４７】
従って、両者間にフランジやカップリングを介在させる必要がなくなるため、ポンプ駆動部の全長Ｌ１をさらに短縮することができる。
【００４８】
このため、駆動源を図５，６に示すエンジン３から電動機１３に置き換え、かつ、増速機１８を付加しながら、ポンプ駆動部を極力小形化し、このポンプ駆動部をエンジン駆動式の作業機械（とくに小形の作業機械）に設けられた既存のスペースに容易に納めることができる。
【００４９】
また、増速機１８の入力軸穴２２の先端側にテーパブッシュ２３が嵌め込まれ、電動機出力軸１５の先端側がこのテーパブッシュ２３を介して入力軸穴２２に嵌合連結されている。
【００５０】
このテーパブッシュ２３により、電動機出力軸１５と入力軸穴２２の同心度を上げ、しかもこれらの連結作業を一層容易化することができる。
【００５１】
さらに、図４に示すように、増速機１８のケーシング２４の下部にブラケット２５が突設され、このブラケット２５が防振体（たとえばゴム）２６を介して、機械室２の固定部分に設けられた反力支持ブラケット２７に止め付けられている。
【００５２】
これにより反力支持部２８が構成され、電動機１３の回転によって増速機１８に作用する図４矢印方向の回転反力がこの反力支持部２８で支持されため、電動機トルクが増速機１８に確実に伝達される。
【００５３】
また、反力支持部２８に設けられた防振体２６によって振動が吸収され、電動機１３及び増速機１８から反力支持部２８への振動の伝達が抑えられる。このため、振動による反力支持部２８の損傷や変形等を防止することができる。
【００５４】
一方、増速機１８と油圧ポンプ７とは、電動機１３と増速機１８の場合と同様に、図２に示すように増速機出力軸がポンプ入力軸１６を兼用し、ポンプ自重が増速機出力軸（ポンプ入力軸）１６で支持される状態で連結されている。
【００５５】
従って、この実施形態では、電動機出力軸１５によって増速機１８及び油圧ポンプ７両者の自重が支持され、かつ、油圧ポンプ７の回転反力も図４に示す反力支持部２８で支持される。
【００５６】
こうすれば、増速機１８と油圧ポンプ７もまた、同心状態で簡単に連結することができる。
【００５７】
ところで、本発明によると電動機出力軸１５と増速機１８の間にフランジやカップリングが不要となってポンプ駆動部の全長Ｌ１を小さくできるため、これだけで十分な縮小効果が得られる場合には、電動機出力軸１５と増速機１８とポンプ入力軸１６を同軸上に配置してもよい。
【００５８】
この場合、増速機１８は同軸配置が可能なもの（たとえば遊星歯車機構）を採用すればよい。
【００５９】
また、本発明は油圧ショベルだけでなく、油圧ショベルを母体として構成される深穴掘削機や破砕機等にも適用することができる。
【００６０】
【発明の効果】
上記のように本発明によると、電動機出力軸が増速機入力軸を兼用し、電動機出力軸で増速機の自重を支持し、かつ、増速機に作用する回転反力を反力支持部で支持した状態で両者を連結したから、電動機出力軸を増速機の入力部の軸穴に嵌め込むだけで、両者を同心状態で容易に連結することができる。
【００６１】
従って、フランジやカップリングが不要となるため、ポンプ駆動部の全長を短くすることができる。これにより、駆動源をエンジンから電動機に置き換え、かつ、増速機を付加しながら、ポンプ駆動部を極力小型化し、このポンプ駆動部をエンジン駆動式の作業機械（とくに小形の作業機械）に設けられた既存のスペースに容易に納めることができる。
【００６２】
また、請求項２の発明によると、増速機に対して油圧ポンプもまた、増速機出力軸がポンプ入力軸となる同心状態で簡単に連結することができる。
【００６３】
請求項３の発明によると、電動機出力軸とポンプ入力軸とを段差を持って配置し、この段差を埋める形で増速機を設けたから、電動機出力軸、増速機、ポンプ入力軸の三者を同軸上に並べただけの場合と比較して、ポンプ駆動部の軸方向長さ（請求項６では機械幅方向の長さ）をさらに短縮することができる。
【００６４】
請求項４の発明によると、電動機出力軸を増速機の入力軸穴にテーパブッシュを介して嵌合連結するため、電動機出力軸と入力軸穴の同心度を上げ、しかもこれらの連結作業を一層容易化することができる。
【００６５】
請求項５の発明によると、反力支持部に防振体を設けたから、電動機及び増速機（請求項３ではさらに油圧ポンプ）から反力支持部への振動の伝達を抑え、振動による反力支持部の損傷や変形等を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる作業機械における電動機、油圧ポンプ等の配置を示す背面図である。
【図２】同実施形態における増速機の拡大断面図である。
【図３】図２の一部をさらに拡大して示す図である。
【図４】同実施形態における反力支持部の構造を示す正面図である。
【図５】エンジン駆動式作業機械の上部構造を示す概略平面図である。
【図６】同作業機械における電動機、油圧ポンプ等の配置を示す背面図である。
【図７】駆動源としてエンジンに代えて電動機を搭載した場合の図６相当図である。
【符号の説明】
１３  駆動源としての電動機
１５  増速機入力軸を兼用する電動機出力軸
１６  増速機出力軸を兼用するポンプ入力軸
１８  増速機
２２  増速機の入力軸穴
２３  テーパブッシュ
２８  反力支持部
２５  反力支持部を構成するブラケット
２７  同反力支持ブラケット
２６  防振体
【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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【図７】
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