(57)【要約】【課題】遊星歯車式でかつプラネタリギヤをスパイダで片持ち支持する構造を前提として、稼動中、プラネタリギヤが潤滑油を掻き分けることによる攪拌抵抗を小さくしてエネルギーロスを低減する。【解決手段】遊星歯車機構２２のサンギヤ２４、プラネタリギヤ２８及びスパイダ２６の三者を覆った状態でプラネタリギヤ２８の公転中心を中心としてプラネタリギヤ２８及びスパイダ２６と一体に回転するギヤカバー３４をケーシング１４内に設ける。このギヤカバー３４は、上記三者を上側から覆う円盤状部３５と、上記三者を外周側から覆う円筒状部３６から成り、この円筒状部３６に、プラネタリギヤ２８とリングギヤ３０の噛み合いを許容するための切欠３９を設けた。【選択図】図２
2012207692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源としての油圧または電動のモータと、このモータの回転力を減速して被駆動部に伝達する減速ユニットを、互いのモータ軸と減速出力軸の中心が一致する状態で装置軸方向に並んで設け、上記減速ユニットは、サンギヤと複数のプラネタリギヤとリングギヤから成る一乃至複数段の遊星歯車機構によって構成し、上記各プラネタリギヤを、プラネタリギヤ軸の一端側のみが支持される片持ち状態でスパイダに取付け、かつ、上記減速ユニットのケーシング内に潤滑油を注入した建設機械の駆動装置において、上記ケーシング内で上記遊星歯車機構のサンギヤ、プラネタリギヤ及びスパイダの三者を覆った状態でプラネタリギヤの公転中心を中心としてプラネタリギヤ及びスパイダと一体に回転するギヤカバーを備え、このギヤカバーは、上記三者をプラネタリギヤ軸の自由端側から覆う円盤状部と、上記三者を外周側から覆う円筒状部から成り、この円筒状部に、プラネタリギヤとリングギヤの噛み合いを許容するための切欠を設けたことを特徴とする建設機械の駆動装置。
【請求項２】
上記モータと減速ユニットを、モータを上にして上下に並ぶ縦置き姿勢で機械のフレームに取付けたことを特徴とする請求項１記載の建設機械の駆動装置。
【請求項３】
上記減速ユニットを複数段の遊星歯車機構によって構成し、上記ギヤカバーを、少なくとも最も高速段の遊星歯車機構に設けたことを特徴とする請求項１または２記載の建設機械の駆動装置。
【請求項４】
上記ギヤカバーに潤滑油の出入り通路となる多数の貫通穴を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の建設機械の駆動装置。
【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建設機械において、駆動源としての油圧または電動のモータの回転力を遊星歯車式の減速ユニットで減速して上部旋回体等の被駆動部に伝達する駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ショベルの旋回駆動装置を例にとって背景技術を説明する。
【０００３】
ショベルは、クローラ式の下部走行体上に上部旋回体が地面に対して鉛直となる軸のまわりに旋回自在に搭載され、この上部旋回体に作業アタッチメントが取付けられて構成される。
【０００４】
このショベルにおいて、上部旋回体を旋回させる旋回駆動装置は、駆動源としての油圧または電動のモータと、このモータの回転力を歯車減速機構により減速して被駆動部である上部旋回体に伝達する減速ユニットとによって構成される。
【０００５】
モータと減速ユニットとは、互いの中心軸(モータ軸と減速出力軸)が一致する状態で装置軸方向に並んで設けられ、モータが上となる縦置き姿勢でアッパーフレームに取付けられる。
【０００６】
減速ユニットは、サンギヤと複数のプラネタリギヤとリングギヤとを備えた一〜複数段の遊星歯車機構から成り、この減速ユニットの出力が、出力軸に設けられたピニオン、及び下部走行体のロワフレームに設けられた旋回ギヤを介して上部旋回体に伝えられる。
【０００７】
また、減速ユニットのケーシング内には潤滑油が注入され、遊星歯車機構等の歯車機構の潤滑と冷却が行われる。
【０００８】
このような旋回駆動装置は特許文献１に示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−３９９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図５は従来の旋回駆動装置における減速ユニット(遊星歯車機構)の構成を模式的に示したものである。
【００１１】
図示しないモータで駆動されるサンギヤ１のまわりに複数(図例では三つ)のプラネタリギヤ２…が配置され、このプラネタリギヤ２…が、サンギヤ１と噛み合ってプラネタリギヤ軸３…を中心に自転回転しつつ、ケーシング内周に形成されたリングギヤ４と噛み合ってモータ軸(サンギヤ軸)５まわりの公転回転を行うことによって減速作用が行われる。
【００１２】
各プラネタリギヤ２…は、プラネタリギヤ軸３…の一端側のみが支持される片持ち状態で板状のスパイダ(キャリアともいう。分かり易くするために斜線を付している)６に取付けられ、このスパイダ６と一体に公転回転を行う。
【００１３】
いいかえればプラネタリギヤ２…の公転回転がスパイダ６に伝えられ、このスパイダ６の回転が次段遊星歯車機構または減速出力軸に伝達される。
【００１４】
ケーシング内に潤滑油が注入された減速ユニットにおいては、二点鎖線で示す、プラネタリギヤ２…に挟まれた空間に潤滑油が溜まり、プラネタリギヤ２…がこの溜まり油を掻き分けながら回転(公転)するため、稼動中、この掻き分けによる攪拌抵抗が働く。
【００１５】
とくに、モータと減速ユニットが上下に並ぶ縦型の駆動装置では、遊星歯車機構が常に潤滑油中に没しているため、この攪拌抵抗が大きく、それによるエネルギーロスが問題となる。
【００１６】
また、高速回転する遊星歯車機構、とくに高速段(とりわけ一段目)ほどこのエネルギーロスが大きくなり、これが解決すべき課題となっていた。
【００１７】
なお、各プラネタリギヤ軸３…の両側をスパイダで支持する両持ち構造によると、上下のスパイダ同士を連結する柱がプラネタリギヤ２…間に位置することから、押しのけるべき潤滑油量が少なくなるため、片持ち構造と比較して攪拌抵抗が小さい。
【００１８】
しかし、この両持ち構造では、スパイダが片持ち構造と比較して格段に重くなり、回転慣性モーメント及び加減速の負荷が増える等の不利点があるため、攪拌抵抗を小さくするために両持ち構造とするのはエネルギーロス低減の点で得策ではない。
【００１９】
そこで本発明は、遊星歯車式の減速ユニットを用い、プラネタリギヤをスパイダで片持ち支持する構造を前提として、稼動中、プラネタリギヤが潤滑油を掻き分けることによる攪拌抵抗を小さくしてエネルギーロスを低減することができる建設機械の駆動装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決する手段として、本発明においては、駆動源としての油圧または電動のモータと、このモータの回転力を減速して被駆動部に伝達する減速ユニットを、互いのモータ軸と減速出力軸の中心が一致する状態で装置軸方向に並んで設け、上記減速ユニットは、サンギヤと複数のプラネタリギヤとリングギヤから成る一乃至複数段の遊星歯車機構によって構成し、上記各プラネタリギヤを、プラネタリギヤ軸の一端側のみが支持される片持ち状態でスパイダに取付け、かつ、上記減速ユニットのケーシング内に潤滑油を注入した建設機械の駆動装置において、上記ケーシング内で上記遊星歯車機構のサンギヤ、プラネタリギヤ及びスパイダの三者を覆った状態でプラネタリギヤの公転中心を中心としてプラネタリギヤ及びスパイダと一体に回転するギヤカバーを備え、このギヤカバーは、上記三者をプラネタリギヤ軸の自由端側から覆う円盤状部と、上記三者を外周側から覆う円筒状部から成り、この円筒状部に、プラネタリギヤとリングギヤの噛み合いを許容するための切欠を設けたものである。
【００２１】
この構成によれば、サンギヤ、プラネタリギヤ及びスパイダの三者をギヤカバーで覆うことでプラネタリギヤ間の潤滑油を同カバー内に閉じ込め、プラネタリギヤと一体に回転させるため、このプラネタリギヤ間の潤滑油を掻き分けることによる攪拌抵抗は殆ど発生しない。
【００２２】
従って、稼動中の遊星歯車機構の攪拌抵抗を従来よりも格段に小さくすることができるため、稼動中の攪拌抵抗によるエネルギーロスを大幅に低減することができる。
【００２３】
また、ギヤカバーは、回転中の油の抵抗と遠心力に耐えるだけの強度があればよいため、薄板金や合成樹脂材料によって軽くすることができる。このため、両持ち構造のように回転慣性モーメントや加減速の負荷が著しく増加する弊害が生じない。
【００２４】
さらに、プラネタリギヤを外周側から組み込む両持ち構造と異なり、プラネタリギヤをプラネタリギヤ軸の自由端側から挿入して組立てることができ、余分な組立隙間が不要となる点でも攪拌抵抗を抑えることができる。
【００２５】
本発明において、上記モータと減速ユニットを、モータを上にして上下に並ぶ縦置き姿勢で機械のフレームに取付けるのが望ましい(請求項２)。
【００２６】
また、上記減速ユニットを複数段の遊星歯車機構によって構成し、上記ギヤカバーを、少なくとも最も高速段の遊星歯車機構に設けるのが望ましい(請求項３)。
【００２７】
すなわち、遊星歯車機構が潤滑油中に没する縦型の駆動装置、または遊星歯車機構の高速段に本発明を適用すれば、エネルギーロスの低減効果がとくに顕著となる。
【００２８】
一方、本発明において、上記ギヤカバーに潤滑油の出入り通路となる多数の貫通穴を設けるのが望ましい(請求項４)。
【００２９】
この構成によれば、潤滑油がギヤカバー内外を出入り、すなわち循環するため、潤滑油がギヤカバー内で固定されることによる異常な温度上昇や劣化を防止することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によると、稼動中の攪拌抵抗によるエネルギーロスを低減し、潤滑油及び歯車の余分な発熱を抑えることができるとともに省エネとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態にかかる旋回駆動装置の一部断面側面図である。
【図２】図１の一部拡大図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】実施形態におけるギヤカバーの斜視図である。
【図５】従来の旋回駆動装置の構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
実施形態はショベルの旋回駆動装置を適用対象としている。
【００３３】
但し、本発明は下部走行体の走行駆動装置やウィンチの駆動装置等、旋回駆動装置と同様にモータと減速ユニットが、互いのモータ軸と減速出力軸の中心が一致する状態で装置軸方向に並んで設けられ、かつ、減速ユニットのケーシング内に潤滑油が注入される他の駆動装置にも、またショベル以外の建設機械において上記構成を備えた駆動装置にも以下同様に適用することができる。
【００３４】
また、以下には本発明の効果がとくに顕著に現れる縦置き型の駆動装置に適用した場合を例にとっているが、本発明はモータと減速ユニットが左右に位置する横置き型の駆動装置にも適用することができる。
【００３５】
この旋回駆動装置は、図１に示すように駆動源としての油圧または電動のモータ１１と、このモータ１１の回転力を減速して被駆動部である上部旋回体に伝達する減速ユニット１２とが装置軸方向に並設されて構成される。
【００３６】
モータ１１はモータハウジング１３、減速ユニット１２は筒状のケーシング１４をそれぞれ備え、モータ１１を上にして、互いのモータ軸１５と減速出力軸１６の中心が装置軸方向(上下方向)に一致する縦置き状態で、モータハウジング１３の下端に設けられたフランジ１３ａとケーシング１４とが複数本の連結ボルト１７で連結される。
【００３７】
減速ユニット１２の下端には、減速出力軸１６を回転自在に支持する軸受を内部に備えたシャフト支持部１８が設けられ、このシャフト支持部１８の下部外周に設けられた取付フランジ１９が上部旋回体のアッパーフレーム２０に取付ボルト２１によって取付けられる。
【００３８】
減速ユニット１２は、ケーシング１４内で一〜複数段の遊星歯車機構(図例では二段、以下、この場合で説明する)２２，２３が同軸上に並設されて構成され、ケーシング１４内のほぼ全長範囲に亘って潤滑油が注入される。
【００３９】
両遊星歯車機構２２，２３は、それぞれサンギヤ２４，２５と、スパイダ２６，２７を介してこのサンギヤ２４，２５の周りに設けられた複数のプラネタリギヤ２８，２９と、ケーシング１４の内周に形成されたリングギヤ３０から成り、前記のようにプラネタリギヤ２８，２９がプラネタリギヤ軸３１，３２まわりに自転しながらモータ軸１５を中心とする公転回転を行うことによってモータ回転を減速し、その出力が、減速出力軸１６の下端に設けられたピニオン３３及びこれと噛み合う旋回歯車(リングギヤ。図示省略)を介して被駆動部であるアッパーフレーム２０(上部旋回体)に伝達される。
【００４０】
スパイダ２６，２７はほぼ三角形(図３参照)の板状に形成され、このスパイダ２６，２７の上面における三角の各頂点部分に各プラネタリギヤ軸３１，３２が取付けられている。
【００４１】
すなわち、各プラネタリギヤ２８，２９はスパイダ２６，２７によって下側から片持ち支持されている。
【００４２】
この旋回駆動装置においては、高速段である第１段(上段)の遊星歯車機構２２のサンギヤ２４、プラネタリギヤ２８…及びスパイダ２６の三者を覆うギヤカバー３４がケーシング１４内に設けられている。
【００４３】
このギヤカバー３４の詳細を図２〜図４によって説明する。なお、図１の複雑化を避けるために、ギヤカバー各部についての符号は図２〜図４のみに付している。
【００４４】
ギヤカバー３４は、三者を上面側(プラネタリギヤ軸３１の自由端側)から覆う円盤状部３５と、三者を外周側から覆う円筒状部３６とから成っている。
【００４５】
円盤状部３５の中心部にはモータ軸穴３７が設けられ、このモータ軸穴３７にモータ軸１５を貫通させた状態で、円盤状部３５が各プラネタリギヤ軸３１…にカバー取付ボルト３８によって取付けられている。
【００４６】
こうして、円盤状部３５が上面、円筒状部３６が側面となる状態でギヤカバー３４が取付けられ、このギヤカバー３４がモータ軸１５を中心としてプラネタリギヤ２８…及びスパイダ２６と一体に回転する。
【００４７】
また、ギヤカバー３４の円筒状部３６におけるプラネタリギヤ２８…とリングギヤ３０の噛み合い部分に、プラネタリギヤ２８…の一部を外部に突出させてリングギヤ３０との噛み合いを許容する切欠３９が設けられるとともに、円盤状部３５及び円筒状部３６の全域部分に、潤滑油の出入り通路となる多数の貫通穴４０…が設けられている。
【００４８】
この貫通穴４０…は、図示のような小さい丸穴でもよいし、縦もしくは横、または斜めに長いスリット穴、あるいはこれらの組み合わせでもよい。
【００４９】
また、円盤状部３５と円筒状部３６のいずれか一方のみに設けてもよい。
【００５０】
この構成によると、プラネタリギヤ間の潤滑油をギヤカバー３４内に閉じ込めた状態でプラネタリギヤ２８…と一体に回転させるため、このプラネタリギヤ間の潤滑油を掻き分けることによる攪拌抵抗は殆ど発生しない。
【００５１】
従って、遊星歯車機構２２の攪拌抵抗を従来よりも格段に小さくすることができるため、稼動中の攪拌抵抗によるエネルギーロスを大幅に低減することができる。
【００５２】
とくに、この実施形態によると、遊星歯車機構２２が潤滑油中に常時没するため攪拌抵抗が大きい縦型の旋回駆動装置に適用していること、及び高速段の第１段遊星歯車機構２２に適用していることでエネルギーロスの低減効果が顕著となる。
【００５３】
また、ギヤカバー３４は、回転中の油の抵抗と遠心力に耐えるだけの強度があればよいため、薄板金や合成樹脂材料によって軽くすることができる。このため、両持ち構造のように回転慣性モーメントや加減速の負荷が著しく増加する弊害が生じない。
【００５４】
さらに、プラネタリギヤ２８…を外周側から組み込む両持ち構造と異なり、プラネタリギヤ２８…をプラネタリギヤ軸３１の自由端側から挿入して組立てることができ、余分な組立隙間が不要となる点でも攪拌抵抗を抑えることができる。
【００５５】
加えて、稼動中や停止直後等に、ギヤカバー３４内外の潤滑油が遠心力や対流作用により貫通穴４０…を通路として出入り(循環)するため、潤滑油がギヤカバー３４内で固定されることによる異常な温度上昇や劣化を防止することができる。
【００５６】
ところで、ギヤカバー３４は、第２段遊星歯車機構２３にも設けてもよい。
【００５７】
また、本発明は、減速ユニット１２が一段、または三段以上の遊星歯車機構によって構成される場合、及び遊星歯車機構が四つ以上のプラネタリギヤを有する場合(４軸式)にも適用することができる。
【００５８】
４軸式の場合、ギヤカバー３４における円筒状部３６の四個所に切欠３９を設ければよい。
【００５９】
さらに、スパイダがプラネタリギヤの上に位置する場合は、ギヤカバー３４をスパイダに取付ければよい
【符号の説明】
【００６０】
１１  モータ
１２  減速ユニット
１４  減速ユニットのケーシング
１５  モータ軸
１６  減速出力軸
２０  被駆動部としてのアッパーフレーム
２２  第１段遊星歯車機構
２３  第２段遊星歯車機構
２４  第１段遊星歯車機構のサンギヤ
２６  同、スパイダ
２８  同、プラネタリギヤ
３０  同、リングギヤ
３１  プラネタリギヤ軸
３４  ギヤカバー
３５  ギヤカバーの円盤状部
３６  同、円筒状部
３７  同、モータ軸穴
３８  カバー取付ボルト
３９  ギヤカバーの切欠
４０  同、貫通穴
【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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