(57)【要約】【課題】旋回体を旋回駆動する旋回駆動装置に強い衝撃が加わる場合や旋回用電動機から許容以上のトルクが出力される場合等を想定して意図的に破損させる部分を設ける場合に、かかる部分の破損による復旧作業への影響を極力小さくすることが可能なショベルを提供すること。【解決手段】旋回機構に駆動力を伝達することにより旋回体を旋回駆動する旋回用電動機と、複数段の減速部を有し、前記駆動力を減速して前記旋回機構に伝達する減速機であって、前記複数段の減速部のうち、高速側に位置する減速部は、出力軸に設けられるオイルシールによって、潤滑油に潤滑される空間が他の減速部と隔離される減速機と、前記出力軸の前記オイルシールより高速側に設けられ、前記出力軸の他の部位より強度が低い低強度部を備える。【選択図】図５
2016180221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
旋回機構に駆動力を伝達することにより旋回体を旋回駆動する旋回用電動機と、
複数段の減速部を有し、前記駆動力を減速して前記旋回機構に伝達する減速機であって、前記複数段の減速部のうち、高速側に位置する減速部は、出力軸に設けられるオイルシールによって、潤滑油に潤滑される空間が他の減速部と隔離される減速機と、
前記出力軸の前記オイルシールより高速側に設けられ、前記出力軸の他の部位より強度が低い低強度部を備える、
ショベル。
【請求項２】
前記低強度部は、
前記出力軸の周方向における少なくとも一部に設けられる切り欠き形状により構成される、
請求項１に記載のショベル。
【請求項３】
前記減速機は、
ユニット交換可能な単位として、前記高速側に位置する減速部を含む第１のユニットと、前記他の減速部を含む第２のユニットを有する、
請求項１又は２に記載のショベル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旋回用電動機の駆動力を減速機で減速して旋回体を旋回駆動するショベルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電動モータ（旋回用電動機）の駆動力を減速機で減速して旋回体を旋回駆動する旋回駆動装置を備えるショベルについて、旋回用電動機の出力軸に他部よりも耐衝撃性が弱い部分（凹状部）を設けるものが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
これにより、旋回駆動装置に強い衝撃が加わった場合や旋回用電動機から何等かの理由で過大なトルクが出力された場合等であっても、かかる耐衝撃性が弱い部分に応力が集中し破損するため、被害の拡大（減速機内のギヤ破損等）を未然に防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４６０８３８４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、特許文献１のように、旋回用電動機の出力軸に他部よりも耐衝撃性が弱い部分を設けると、かかる出力軸が破損した場合に旋回用電動機を交換する必要が生じる。また、かかる出力軸の破損により、破損片等が減速機の内部全体に飛散する可能性があるため、減速機全体を分解して整備する必要が生じる。そのため、旋回用電動機の出力軸が破損した際、大掛かりな復旧作業を要するおそれがある。
【０００６】
そこで、上記課題に鑑み、旋回体を旋回駆動する旋回駆動装置に強い衝撃が加わる場合や旋回用電動機から許容以上のトルクが出力される場合等を想定して意図的に破損させる部分を設ける場合に、かかる部分の破損による復旧作業への影響を極力小さくすることが可能なショベル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】
【０００７】
上記目的を達成するため、一実施形態において、ショベルは、
旋回機構に駆動力を伝達することにより旋回体を旋回駆動する旋回用電動機と、
複数段の減速部を有し、前記駆動力を減速して前記旋回機構に伝達する減速機であって、前記複数段の減速部のうち、高速側に位置する減速部は、出力軸に設けられるオイルシールによって、潤滑油に潤滑される空間が他の減速部と隔離される減速機と、
前記出力軸の前記オイルシールより高速側に設けられ、前記出力軸の他の部位より強度が低い低強度部を備える。
【発明の効果】
【０００８】
上述の実施形態によれば、旋回体を旋回駆動する旋回駆動装置に強い衝撃が加わる場合や旋回用電動機から許容以上のトルクが出力される場合等を想定して意図的に破損させる部分を設ける場合に、かかる部分の破損による復旧作業への影響を極力小さくすることが可能なショベルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ショベルの側面図である。
【図２】ショベルの構成を示すブロック図である。
【図３】ショベルの旋回駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図４】旋回駆動装置の上面図である。
【図５】旋回駆動装置のうち、第１旋回減速機、メカニカルブレーキ、第２旋回減速機、及び第３旋回減速機を構成する部分の断面図（図４のＶ−Ｖ線断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。
【００１１】
まず、本実施形態に係る旋回駆動装置４０（図２参照）が組み込まれるショベルの全体構成及び駆動系の構成について説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る旋回駆動装置４０が組み込まれるショベルを示す側面図である。
【００１３】
なお、ショベルは旋回式の建設機械の一例であり、本実施形態に係る旋回駆動装置４０は、旋回体を旋回する機構を有する各種建設機械に組み込むことができる。
【００１４】
図１に示すショベルの下部走行体１には、旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載されている。上部旋回体３には、ブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端には、アーム５が取り付けられ、アーム５の先端には、バケット６が取り付けられている。アタッチメントとしてのブーム４、アーム５、及びバケット６は、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。上部旋回体３には、オペレータ（操作者）が搭乗するキャビン１０が設けられ、且つエンジン１１（図２参照）等の動力源が搭載される。
【００１５】
図２は、図１に示すショベルの駆動系の構成を示すブロック図である。図２において、機械的動力系は二重線、高圧油圧ラインは太い実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は細い実線でそれぞれ示される。
【００１６】
機械式駆動部（メイン駆動部）であるエンジン１１と、アシスト駆動部である電動発電機１２は、減速機１３の２つの入力軸にそれぞれ接続される。減速機１３の出力軸には、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が接続される。即ち、メイン駆動部であるエンジン１１と、アシスト駆動部である電動発電機１２は、減速機１３を介して、メインポンプ１４、パイロットポンプ１５を駆動する。メインポンプ１４には、高圧油圧ライン１６を介してコントロールバルブ１７が接続される。また、パイロットポンプ１５には、パイロットライン２５を介して操作装置２６が接続される。また、電動発電機１２には、インバータ１８を介して、キャパシタ等の蓄電器を含む蓄電系１２０が接続される。
【００１７】
エンジン１１は、本実施形態に係るショベルの主たる動力源としての内燃機関であり、例えば、ディーゼルエンジンである。エンジン１１は、本実施形態に係るショベルの起動中において、常時運転される。
【００１８】
電動発電機１２は、蓄電系１２０から供給される電力により電動アシスト運転が可能な電動機の機能と、エンジン１１の動力により発電運転が可能な発電機の機能の双方を有する。本実施形態における電動発電機１２は、インバータ２０により交流駆動される。電動発電機１２は、例えば、磁石がロータ内部に埋め込まれたＩＰＭ(Ｉｎｔｅｒｉｏｒ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ)モータ等により構成することができる。
【００１９】
減速機１３は、上述の如く、２つの入力軸と１つの出力軸を有し、２つの入力軸のそれぞれにエンジン１１及び電動発電機１２の駆動軸が接続されると共に、１つの出力軸にメインポンプ１４の駆動軸が接続される。かかる構成により、電動発電機１２が電動アシスト運転を行うことにより、エンジン１１の出力に加えて、電動発電機１２の出力をメインポンプ１４に伝達することができる。また、エンジン１１の出力が減速機１３を経由して電動発電機１２に伝達されることにより、電動発電機１２が発電運転を行うことができる。
【００２０】
なお、電動発電機１２による電動アシスト運転（力行運転）と発電運転を切り替える制御は、後述するコントローラ３０により実行される。
【００２１】
メインポンプ１４は、高圧油圧ライン１６を介して作動油をコントロールバルブ１７に供給する油圧ポンプであり、例えば、斜板式可変容量型油圧ポンプである。メインポンプ１４は、斜板の角度（傾転角）を変更することでピストンのストローク長を調整し、吐出流量、即ち、ポンプ出力を変化させることができる。メインポンプ１４の斜板は、レギュレータ（不図示）により制御される。レギュレータは、電磁比例弁（不図示）に対する制御電流の変化に対応して、斜板の傾転角を変化させる。例えば、制御電流を増加させることにより、レギュレータは、斜板の傾転角を大きくして、メインポンプ１４の吐出流量を多くする。また、制御電流を減少させることにより、レギュレータは、斜板の傾転角を小さくして、メインポンプ１４の吐出流量を少なくする。
【００２２】
なお、レギュレータ（電磁比例弁）の制御電流は、後述するコントローラ３０からの制御指令により設定（変更）される。
【００２３】
パイロットポンプ１５は、パイロットライン２５を介して各種油圧制御機器にパイロット圧を供給するための油圧ポンプであり、例えば、固定容量型油圧ポンプである。
【００２４】
コントロールバルブ１７は、本実施形態に係るショベルにおける油圧系の制御を行う油圧制御装置である。下部走行体１用の油圧モータ１Ａ（右用）、１Ｂ（左用）、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９は、高圧油圧ラインを介してコントロールバルブ１７に接続される。また、コントロールバルブ１７には、油圧ライン２７を介して操作装置２６が接続され、操作装置２６の操作量に応じて調整されたパイロット圧（２次側パイロット圧）が供給される。コントロールバルブ１７は、操作装置２６から供給されるパイロット圧に応じて、油圧モータ１Ａ、１Ｂ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９の一部又は全部に対して、メインポンプ１４から供給される作動油を選択的に供給する。以下、油圧モータ１Ａ、１Ｂ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９を集合的に「油圧アクチュエータ」と称する場合がある。
【００２５】
操作装置２６は、各種アクチュエータ（油圧アクチュエータ、及び後述する電動アクチュエータとしての旋回用電動機２１）を操作するための操作手段である。操作装置２６は、パイロットライン２５から供給されるパイロット圧（１次側のパイロット圧）をオペレータによる操作量、操作方向等の操作内容に応じたパイロット圧（２次側のパイロット圧）に変換して出力する。操作装置２６は、油圧ライン２７、２８を介して、コントロールバルブ１７、圧力センサ２９にそれぞれ接続される。
【００２６】
なお、コントロールバルブ１７は、操作装置２６から出力される２次側のパイロット圧に応じて、各油圧アクチュエータに対応するスプール弁を動かし、メインポンプ１４が吐出する作動油を各油圧アクチュエータに供給する。圧力センサ２９は、操作装置２６から入力される２次側のパイロット圧を電気信号に変換し、かかる電気信号を後述するコントローラ３０に出力する。
【００２７】
操作装置２６は、レバー２６Ａ、２６Ｂ、及びペダル２６Ｃを含む。例えば、レバー２６Ａ、２６Ｂにより旋回機構２（後述する旋回用電動機２１）、ブーム４（ブームシリンダ７）、アーム５（アームシリンダ８）、及びバケット６（バケットシリンダ９）の操作が行われてよい。また、ペダル２６Ｃにより下部走行体１（油圧モータ１Ａ、１Ｂ）の操作が行われてよい。
【００２８】
また、本実施形態に係るショベルは、旋回機構２が電動化され、旋回機構２（上部旋回体３）を旋回駆動する旋回用電動機２１を有する。電動アクチュエータである旋回用電動機２１は、インバータ２０を介して蓄電系１２０に接続される。旋回用電動機２１の出力軸２１ｂには、レゾルバ２２、及び旋回減速機２４が接続され、旋回減速機２４の出力軸２４Ａにはメカニカルブレーキ２３が接続される。旋回機構２（上部旋回体３）を旋回駆動する本実施形態に係る旋回駆動装置４０は、旋回用電動機２１、レゾルバ２２、メカニカルブレーキ２３、旋回減速機２４等を含んで構成される。
【００２９】
なお、本図では、簡単のため、旋回減速機２４とメカニカルブレーキ２３を別のブロック要素として記載するが、後述するように、本実施形態におけるメカニカルブレーキ２３は、旋回減速機２４に含まれる複数の減速機の間に組み込まれる。
【００３０】
旋回用電動機２１は、旋回機構２を旋回駆動する力行運転と、旋回機構２を回生制動（回生電力を発生させて旋回制動）する回生運転の双方を実現可能に構成される。旋回用電動機２１は、例えば、ＩＰＭモータ等により構成することができる。
【００３１】
レゾルバ２２は、旋回用電動機２１の回転位置（回転角）、回転速度を検出する既知の検出手段の一例である。レゾルバ２２は、旋回用電動機２１の回転位置、回転速度に対応する検出信号をコントローラ３０に出力する。
【００３２】
なお、旋回用電動機２１の回転位置、回転速度を検出する検出手段としては、既知の各種センサを任意に適用することができる。
【００３３】
メカニカルブレーキ２３は、後述するブレーキディスク６０（ブレーキ回転板）とブレーキプレート６２（ブレーキ固定板）との摩擦係合（面接触）により、旋回機構２（上部旋回体３）を旋回制動する機械的なブレーキ装置である。メカニカルブレーキ２３は、オペレータによる操作装置２６の操作が行われない場合に、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａを機械的に停止させ、旋回機構２（上部旋回体３）の停止状態を保持する機能を実現する。また、メカニカルブレーキ２３は、所定の条件に応じて、旋回状態にある旋回機構２（上部旋回体３）を旋回制動し、減速・停止させる。メカニカルブレーキ２３の詳細については、後述する。
【００３４】
旋回減速機２４は、旋回用電動機２１の出力（トルク）を減速させることにより、増力させる（トルクを増大させる）手段である。旋回減速機２４は、旋回用電動機２１の出力を減速させて、旋回機構２に出力する。即ち、旋回用電動機２１は、旋回減速機２４を介して、旋回機構２（上部旋回体３）を旋回駆動する。旋回減速機２４の詳細については、後述する。
【００３５】
コントローラ３０は、本実施形態に係るショベルの駆動制御を行う主たる制御装置である。コントローラ３０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）及び内部メモリを含む演算処理装置で構成され、ＣＰＵ上で内部メモリに格納される各種プログラムを実行することにより各種駆動制御を実現する。
【００３６】
コントローラ３０は、圧力センサ２９から供給される信号を速度指令に変換し、旋回用電動機２１の駆動制御を行う。圧力センサ２９から供給される信号は、操作装置２６で旋回機構２を旋回させる操作が行われる場合における操作量を示す信号に相当する。
【００３７】
なお、コントローラ３０は、レゾルバ２２から旋回用電動機２１の回転位置、回転速度等に関する信号を受信すると共に、かかる各種信号に基づき、旋回用電動機２１の駆動制御を行う。
【００３８】
また、コントローラ３０は、電動発電機１２の運転制御（力行運転（アシスト運転）及び発電運転の切り替え制御）を行うと共に、蓄電系１２０に含まれる昇降圧コンバータを駆動制御することにより蓄電系１２０内の蓄電器（キャパシタ等）の充放電制御を行う。コントローラ３０は、蓄電器の充電状態、電動発電機１２の運転状態（アシスト運転又は発電運転）、及び旋回用電動機２１の運転状態（力行運転又は回生運転）等に関する情報の一部又は全部に基づき、昇降圧コンバータの昇圧動作と降圧動作の切替制御を行う。これにより、蓄電器の充電又は放電を切り替える充放電制御を行うことができる。
【００３９】
次に、本実施形態に係る旋回駆動装置４０の構成について、説明する。
【００４０】
図３は、本実施形態に係る旋回駆動装置４０の構成を示すブロック図である。上述の如く、旋回駆動装置４０は、駆動力源としての旋回用電動機２１と旋回用電動機２１の回転位置等を検出するレゾルバ２２を含む。旋回用電動機２１の出力軸側に旋回減速機２４が接続される。
【００４１】
旋回減速機２４は、第１旋回減速機２４−１、第２旋回減速機２４−２、及び第３旋回減速機２４−３の３段構成を有する。第１旋回減速機２４−１、第２旋回減速機２４−２、及び第３旋回減速機２４−３は、それぞれ、遊星歯車減速機で構成される。より具体的に説明すると、第１段の第１旋回減速機２４−１は、旋回用電動機２１に組み付けられる。また、第１旋回減速機２４−１の出力軸には、メカニカルブレーキ２３（ディスクブレーキ）が設けられる。また、第２段の第２旋回減速機２４−２は、メカニカルブレーキ２３を間に挟んで第１旋回減速機２４−１に組み付けられ、第３段の第３旋回減速機２４−３は、第２旋回減速機２４−２に組み付けられる。そして、第３旋回減速機２４−３の出力軸が旋回駆動装置４０の出力軸４０Ａとなる。後述するように、第１旋回減速機２４−１とメカニカルブレーキ２３は、同一の収容部材（第１ギヤケース５０、第２ギヤケース５２等）で密閉された収容空間に収容され、高速段減速機１５０を構成する。また、第２旋回減速機２４−２と第３旋回減速機２４−３は、同一の収容部材（第３ギヤケース５４等）により密閉された収容空間に収容され、低速段減速機２００を構成する。
【００４２】
なお、図示は省略するが、旋回駆動装置４０の出力軸４０Ａは、旋回機構２に接続され、出力軸４０Ａの回転力により旋回機構２が駆動される。
【００４３】
図４、図５を更に参照しながら、旋回駆動装置４０の具体的な構成について説明する。
【００４４】
図４は、旋回駆動装置４０の上面図であり、図中の破線は、第１旋回減速機２４−１の主要構成部品のかくれ線を表す。
【００４５】
図４を参照するに、かくれ線で表される主要構成部品は、第１旋回減速機２４−１の遊星歯車機構と、遊星歯車機構の外周部に設けられるメカニカルブレーキ２３のスプリング６６である。遊星歯車機構は、第１旋回減速機の軸心に設けられる太陽歯車４２と、太陽歯車４２に噛み合う３つの遊星歯車４４と、遊星歯車４４に噛み合う内歯歯車４８が表される。
【００４６】
また、図５は、図４のＶ−Ｖ線断面図であり、旋回駆動装置４０のうち、第１旋回減速機２４−１、メカニカルブレーキ２３、第２旋回減速機２４−２、及び第３旋回減速機２４−３を構成する部分の断面図である。高速段減速機１５０に含まれる第１旋回減速機２４−１及びメカニカルブレーキ２３は、第１ギヤケース５０、第２ギヤケース５２等により構成される収容空間に収容される。また、低速段減速機２００に含まれる第２旋回減速機２４−２及び第３旋回減速機２４−３は、第３ギヤケース５４等により構成される収容空間に収容される。そして、高速段減速機１５０（第２ギヤケース５２）と低速段減速機２００（第３ギヤケース５４）は、結合される。
【００４７】
まず、高速段減速機１５０（第１旋回減速機２４−１、メカニカルブレーキ２３）について説明をする。
【００４８】
図５を参照するに、高速段減速機１５０は、出力軸２１ｂ、エンドプレート２１ａ、第１ギヤケース５０、第２ギヤケース５２、及び遊星キャリア４６で密閉される空間ＳＰ１を内部に有する。具体的には、出力軸２１ｂには、図示しないオイルシールが装着され、遊星キャリア４６には、ベアリング５６の下（低速段減速機２００側）にオイルシール５７が装着されることにより、空間ＳＰ１は密閉される。空間ＳＰ１は、細かいドットパターンで表される潤滑油ＬＢ１で潤滑される太陽歯車４２、遊星歯車４４、遊星キャリア４６、ブレーキディスク６０、ブレーキプレート６２、及びピストン６４等を収容する。
【００４９】
第１旋回減速機２４−１を構成する遊星歯車減速機の太陽歯車４２は、旋回用電動機２１の出力軸２１ｂに固定される。また、太陽歯車４２は、ベアリング５１を介して遊星キャリア４６に回転可能な態様で支持される。また、太陽歯車４２は、３つの遊星歯車４４のそれぞれに係合する。遊星歯車４４は、それぞれ、保持ピン４４ａを介して第１旋回減速機２４−１の出力軸を構成する遊星キャリア４６に回転可能な態様で支持される。そして、各遊星歯車４４は、第１ギヤケース５０の内面に形成される内歯歯車４８に係合する。
【００５０】
なお、保持ピン４４ａは、遊星歯車４４の旋回用電動機２１側の端面から軸方向に突出し、突出する部分の径を大きくすることにより遊星歯車４４の軸方向の移動を規制している。
【００５１】
内歯歯車４８が形成される第１ギヤケース５０は、旋回用電動機２１のエンドプレート２１ａに固定され、自ら回転することはできない。一方、出力軸を構成する遊星キャリア４６は、第１ギヤケース５０に固定される第２ギヤケース５２に対して、ベアリング５６を介して回転可能に支持される。
【００５２】
また、遊星キャリア４６は、第１ギヤケース５０に固定される第２ギヤケース５２に対して、ベアリング５６を介してフローティング支持（遊星キャリア４６の径方向、軸方向に移動可能に支持）される。これにより、各歯車（太陽歯車４２、遊星歯車４４、及び内歯歯車４８）の噛合反力で遊星歯車４４（遊星キャリア４６）をセンタリングさせ、各歯車の分担荷重の均一化を図ることができる。遊星キャリア４６は、例えば、ベアリング５６が第２ギヤケース５２にスプライン結合される等によりフローティング支持されてよい。
【００５３】
第１旋回減速機２４−１に含まれる太陽歯車４２、遊星歯車４４、及び内歯歯車４８は、例えば、はすば歯車として構成されてよい。第１旋回減速機２４−１は、旋回用電動機２１の回転駆動力が入力され、回転速度が比較的速い状態であるため、はすば歯車とすることにより歯当たりによる騒音を低減することができる。
【００５４】
なお、第１旋回減速機２４−１は、各歯車を潤滑するための潤滑油ＬＢ１が、旋回用電動機２１のエンドプレート２１ａ、出力軸２１ｂ、第１ギヤケース５０、第２ギヤケース５２、及び遊星キャリア４６等によって密閉される構造になっている。
【００５５】
以上のような構成の第１旋回減速機２４−１において、旋回用電動機２１の出力軸２１ｂが回転して太陽歯車４２が回転すると、遊星歯車４４が回転（自転）する。遊星歯車４４は、第１ギヤケース５０の内面に形成される内歯歯車４８に係合しており、遊星歯車４４の回転力で内歯歯車４８が形成される第１ギヤケース５０が回転しようとする。ところが、第１ギヤケース５０は、旋回用電動機２１のエンドプレート２１ａに固定されているので、回転することができない。その結果、遊星歯車４４を支持しながら自ら回転可能に支持される遊星キャリア４６が回転する。即ち、３つの遊星歯車４４は、それぞれ、自転しながら公転することによって遊星キャリア４６を回転させる。かかる歯車作用により、旋回用電動機２１の出力軸２１ｂの回転が減速されて遊星キャリア４６から出力される。
【００５６】
また、第１旋回減速機２４−１の出力軸を構成する遊星キャリア４６には、切欠き部４６ａが設けられる。遊星キャリア４６は、遊星歯車４４等を旋回用電動機２１側の表面（上面）に支持し、後述するブレーキディスク６０を側面に支持する円盤状の部分（円盤部）と、かかる円盤部の下面中央から下方（低速段減速機２００側）に突出する円筒状の部分（円筒部）を有する。切欠き部４６ａは、かかる円筒部の潤滑油ＬＢ１に潤滑される部分、即ち、円筒部のオイルシール５７よりも上側（高速側）に設けられる。切欠き部４６ａは、遊星キャリア４６の他の部位よりも強度が低くなるため、例えば、旋回駆動装置４０に非常に強い衝撃が加わる場合や何らかの理由で旋回用電動機２１から許容以上のトルクが出力されるような場合において、一番最初に破損する。これにより、外部からの強い衝撃や旋回用電動機２１による過大な出力トルクに起因して、旋回減速機２４に含まれる各歯車の損傷（ギヤ破損）等の甚大な被害が発生するような事態を回避することができる。かかる切欠き部４６ａのより具体的な作用については、後述する。
【００５７】
なお、切欠き部４６ａは、遊星キャリア４６の円筒部の周方向における全周に渡って設けられてもよいし、一部に設けられてもよく、一部に設けられる場合は、遊星キャリア４６の円筒部の周方向における複数箇所に設けられてもよい。また、切欠き部４６ａは、遊星キャリア４６の他の部位より強度が弱い部分を構成する構造の一例であり、例えば、円筒部の外径を部分的に縮径して構成される凹部等により構成してもよいし、他の部位とは異なる強度の弱い部材を用いる等により構成してもよい。
【００５８】
引き続き、メカニカルブレーキ２３を構成するディスクブレーキの構造について説明する。ディスクブレーキは固定部である第２ギヤケース５２と出力軸である遊星キャリア４６の間に形成される。遊星キャリア４６の外周（円盤部の側面）から遊星キャリア４６の回転半径方向外側に向けてブレーキディスク６０が延在する。ブレーキディスク６０は、遊星キャリア４６に対して回転はできないが、遊星キャリア４６の軸方向には移動可能な状態で、例えば、スプライン結合のような結合構造を介して遊星キャリア４６に結合される。
【００５９】
ブレーキディスク６０の上下両側には、ブレーキプレート６２が配置される。ブレーキプレート６２は、固定部である第２ギヤケース５２に対して回転できないが、遊星キャリア４６の軸方向には移動可能な状態で、例えば、スプライン結合のような結合構造を介して第２ギヤケース５２の内面側に結合される。本実施形態では、３枚のブレーキプレート６２のそれぞれの間に２枚のブレーキディスク６０が挟まれる構成を採用する。しかしながら、ディスクブレーキは、かかる構成に限定されるものではない。例えば、２枚のブレーキプレート６２の間に１枚のブレーキディスク６０が挟まれる構成であってもよく、４枚以上のブレーキプレート６２のそれぞれの間に３枚以上のブレーキディスク６０が挟まれる構成であってもよい。
【００６０】
最も高い（最も上方の）位置にあるブレーキプレート６２の上には、ピストン６４が、遊星キャリア４６の軸方向に移動可能な状態で配置される。図中、ピストン６４は、スプリング６６により押圧されて最も高い位置にあるブレーキプレート６２に押し付けられている。本実施形態では、スプリング６６としてコイルスプリングを用いるが、小さな変位で高出力を得ることが可能な多段重ねの皿バネ等を用いてもよい。
【００６１】
なお、図４に示すとおり、スプリング６６は、旋回駆動装置４０の周方向に等角度間隔（図４の例では、３０°間隔で１２個設けられる）で全周配置されており、ピストン６４も同様に配置される。
【００６２】
ブレーキディスク６０及びブレーキプレート６２は、上述の如く、遊星キャリア４６の軸方向に移動可能である。そのため、上側のブレーキプレート６２がピストン６４により押圧されると、ブレーキディスク６０は、上下のブレーキプレート６２により挟まれて押圧される。ブレーキディスク６０とブレーキプレート６２の少なくとも一方の表面は摩擦係数の大きな被膜（摩擦材）に覆われている。そして、ブレーキディスク６０がブレーキプレート６２により挟まれて押圧されること、即ち、ブレーキディスク６０とブレーキプレート６２との摩擦係合により、ブレーキディスク６０の回転を阻止しようとするブレーキ力がブレーキディスク６０に作用する。また、ブレーキディスク６０は、遊星キャリア４６に対して回転できないように結合されている。そのため、ブレーキディスク６０に作用するブレーキ力が遊星キャリア４６に加わるブレーキ力となる。これにより、上部旋回体３の旋回停止状態の保持を安定させたり、旋回状態にある上部旋回体３を減速・停止させたりすることができる。
【００６３】
ピストン６４と第２ギヤケース５２との間には、作動油を給排可能な油圧空間６８が形成され、油圧空間６８にブレーキ解除ポート６９が接続される。また、ピストン６４と第２ギヤケース５２との間にはＯリング等のシール部材９１が配置され、油圧空間６８内の作動油が漏れ出ないようにシールしている。パイロットポンプ１５からパイロットライン２５、油圧ライン２５ａ（図２参照）等を介して油圧空間６８に作動油（パイロット圧）が供給されると、ピストン６４が油圧により押し上げられてブレーキプレート６２を押圧する力が無くなる。これにより、メカニカルブレーキ２３は、解除される。
【００６４】
また、第１ギヤケース５０の上面には、リング状の凹部が形成され、かかるリング状の凹部の底面に複数の貫通孔が形成される。この貫通孔のそれぞれに上述のスプリング６６が挿入されている。各スプリング６６の下端は、第１ギヤケース５０の貫通孔から突出し、ピストン６４に形成される穴の底面に当接する。そして、第１ギヤケース５０のリング状の凹部には、スプリング押さえ部材９０が嵌合する。スプリング押さえ部材９０は、複数のボルト９２により第１ギヤケース５０に締め付けられて固定される。
【００６５】
スプリング押さえ部材９０が第１ギヤケース５０のリング状の凹部内に固定される前の段階で、各スプリング６６の上端は、リング状の凹部の底面から上方に突出している。従って、スプリング押さえ部材９０を第１ギヤケース５０のリング状の凹部内に固定する際に、各スプリング６６は、スプリング押さえ部材９０により押圧されて圧縮される。スプリング押さえ部材９０を第１ギヤケース５０のリング状の凹部内に固定すると、各スプリング６６は、スプリング押さえ部材９０とピストン６４との間に挟まれて圧縮された状態となる。このときの各スプリング６６の復元力（スプリング付勢力）が、ピストン６４（すなわち、ブレーキプレート６２）をブレーキディスク６０に押し付ける力となり、遊星キャリア４６に加わるブレーキ力となる。即ち、パイロットポンプ１５からの作動油の供給が停止されると共に、油圧空間６８から作動油が排出されることにより、ピストン６４がスプリング６６の作用により押し下がり、ブレーキプレート６２を押圧する。これにより、ブレーキプレート６２がブレーキディスク６０に押し付けられてブレーキ力が発生し、メカニカルブレーキ２３は、作動される。
【００６６】
スプリング押さえ部材９０が第１ギヤケース５０のリング状の凹部内に固定された状態では、スプリング押さえ部材９０全体がリング状の凹部内に収容される。そのため、スプリング押さえ部材９０は、旋回用電動機２１のエンドプレート２１ａ（フランジとも称する場合もある）に当接する第１ギヤケース５０の合わせ面から突出することはない。従って、第１ギヤケース５０の合わせ面のみが旋回用電動機２１のエンドプレート２１ａに当接する。ただし、スプリング押さえ部材９０の上面にはＯリング等のシール部材９３が配置され、第１ギヤケース５０内の遊星歯車４４を潤滑・冷却する潤滑油ＬＢ１が漏れ出ないようにシールしている。また、スプリング押さえ部材９０の下面にもＯリング等のシール部材９４が配置され、スプリング６６が収容される部分に充填される潤滑油ＬＢ１が漏れ出ないようにシールしている。同様に、第１ギヤケース５０と第２ギヤケース５２との間にもＯリング等のシール部材９５が配置され、スプリング６６が収容される部分に充填される潤滑油ＬＢ１が漏れ出ないようにシールしている。
【００６７】
次に、低速段減速機２００（第２旋回減速機２４−２、第３旋回減速機２４−３）について説明をする。
【００６８】
低速段減速機２００は、遊星キャリア４６、第２ギヤケース５２、第３ギヤケース５４、及び遊星キャリア１０６で密閉される空間ＳＰ２を有する。具体的には、遊星キャリア４６には、太陽歯車８２の上（高速段減速機１５０側）にオイルシール５７が装着され、遊星キャリア１０６には、図示しないオイルシールが装着されることにより、空間ＳＰ２は密閉される。空間ＳＰ２は、粗いドットパターンで表される潤滑油ＬＢ２で潤滑される太陽歯車８２、１０２、遊星歯車８４、１０４、及び、遊星キャリア８６、１０６等を収容する。
【００６９】
なお、潤滑油ＬＢ２は、オイルシール５７によって潤滑油ＬＢ１から隔離される。また、潤滑油ＬＢ２は、潤滑油ＬＢ１と同じ種類の潤滑油であってもよいし、異なる種類の潤滑油であってもよい。例えば、旋回駆動装置４０は、高回転用の潤滑油ＬＢ１を、低回転用の潤滑油ＬＢ２とは異なる種類の潤滑油としてもよい。
【００７０】
第２旋回減速機２４−２を構成する遊星歯車減速機の太陽歯車８２は、第１旋回減速機２４−１の出力軸としての遊星キャリア４６に固定される。また、太陽歯車８２は、３つの遊星歯車８４のそれぞれに係合する。遊星歯車８４は、それぞれ、保持ピン８４ａを介して第２旋回減速機２４−２の出力軸を構成する遊星キャリア８６に回転可能な態様で支持される。そして、各遊星歯車８４は、第３ギヤケース５４の内面に形成される内歯歯車８８に係合する。
【００７１】
なお、保持ピン８４ａは、遊星歯車８４の第１旋回減速機２４−１側の端面から軸方向に突出し、突出する部分の径を大きくすることにより遊星歯車８４の軸方向の移動を規制している。
【００７２】
また、遊星キャリア８６は、フローティング支持（遊星キャリア８６の径方向、軸方向に移動可能に支持）されている。具体的には、遊星キャリア８６は、遊星歯車８４を介して、フローティング支持される太陽歯車８２（遊星キャリア４６）に係合し、第３旋回減速機２４−３の太陽歯車１０２を介して、フローティング支持される遊星歯車１０４（遊星キャリア１０６）に係合する。なお、第３旋回減速機２４−３の遊星キャリア１０６のフローティング支持の詳細については、後述する。これにより、各歯車（太陽歯車８２、遊星歯車８４、及び内歯歯車８８）の噛合反力によって遊星歯車８４（遊星キャリア８６）をセンタリングさせ、各歯車の分担荷重の均一化を図ることができる。
【００７３】
内歯歯車８８が形成される第３ギヤケース５４は、上述の如く、第２ギヤケース５２に固定されており、自ら回転することはできない。一方、出力軸を構成する遊星キャリア８６は、第３ギヤケース５４には支持固定されず、後述する第３旋回減速機２４−３の太陽歯車１０２を介して遊星歯車１０４と係合することにより回転可能となっている。
【００７４】
第２旋回減速機２４−２に含まれる太陽歯車８２、遊星歯車８４、及び内歯歯車８８は、平歯車として構成される。第２旋回減速機２４−２には、旋回用電動機２１の回転駆動力を第１旋回減速機２４−１により減速した動力が入力されるため、回転速度は減速され、歯当たりによる騒音は低減される。よって、平歯車を用いることによりコストを抑制することができる。
【００７５】
以上のような構成の第２旋回減速機２４−２において、第１旋回減速機２４−１の出力軸としての遊星キャリア４６が回転して太陽歯車８２が回転すると、遊星歯車８４が回転（自転）する。遊星歯車８４は、第３ギヤケース５４の内面に形成される内歯歯車８８に係合しており、遊星歯車８４の回転力で内歯歯車８８が形成される第３ギヤケース５４が回転しようとする。ところが、第３ギヤケース５４は、第２ギヤケース５２に固定されているので、回転することができない。その結果、遊星歯車８４を支持しながら自ら回転可能に支持される遊星キャリア８６のほうが回転する。即ち、３つの遊星歯車８４は、それぞれ、自転しながら公転することによって遊星キャリア８６を回転させる。かかる歯車作用により、第１旋回減速機２４−１の出力軸としての遊星キャリア４６の回転が減速されて遊星キャリア８６から出力される。
【００７６】
なお、遊星キャリア８６は、第２旋回減速機２４−２の出力軸を構成する。
【００７７】
第３旋回減速機２４−３を構成する遊星歯車減速機の太陽歯車１０２は、第２旋回減速機２４−２の出力軸としての遊星キャリア８６に固定される。また、太陽歯車１０２は、３つの遊星歯車１０４のそれぞれに係合する。遊星歯車１０４は、それぞれ、保持ピン１０４ａを介して第３旋回減速機２４−３の出力軸を構成する遊星キャリア１０６に回転可能な態様で支持される。そして、各遊星歯車１０４は、第３ギヤケース５４の内面に形成される内歯歯車１０８に係合する。
【００７８】
なお、保持ピン１０４ａは、遊星歯車１０４の第２旋回減速機２４−２側の端面から軸方向に突出し、突出する部分の径を大きくすることにより遊星歯車１０４の軸方向の移動を規制している。
【００７９】
また、遊星キャリア１０６は、第３ギヤケース５４に対して、ベアリング１１０を介してフローティング支持（遊星キャリア１０６の径方向、軸方向に移動可能に支持）される。これにより、各歯車（太陽歯車１０２、遊星歯車１０４、及び内歯歯車１０８）の噛合反力によって遊星歯車１０４（遊星キャリア１０６）をセンタリングさせ、各歯車の分担荷重の均一化を図ることができる。遊星キャリア１０６は、例えば、ベアリング１１０が第３ギヤケース５４にスプライン結合される等によりフローティング支持されてよい。
【００８０】
内歯歯車１０８が形成される第３ギヤケース５４は、上述の如く、第２ギヤケース５２に固定されており、自ら回転することはできない。一方、出力軸を構成する遊星キャリア１０６は、第３ギヤケース５４に対して、ベアリング１１０を介して回転可能に支えられる。
【００８１】
第３旋回減速機２４−３に含まれる太陽歯車１０２、遊星歯車１０４、及び内歯歯車１０８は、平歯車として構成される。第３旋回減速機２４−３には、旋回用電動機２１の回転駆動力を第１旋回減速機２４−１、第２旋回減速機２４−２により減速した動力が入力されるため、回転速度は更に減速され、歯当たりによる騒音は更に低減される。よって、平歯車を用いることによりコストを抑制することができる。
【００８２】
以上のような構成の第３旋回減速機２４−３において、第２旋回減速機２４−２の出力軸としての遊星キャリア８６が回転して太陽歯車１０２が回転すると、遊星歯車１０４が回転（自転）する。遊星歯車１０４は、第３ギヤケース５４の内面に形成される内歯歯車１０８に係合しており、遊星歯車１０４の回転力で内歯歯車１０８が形成される第３ギヤケース５４が回転しようとする。ところが、第３ギヤケース５４は、第２ギヤケース５２に固定されているので、回転することができない。その結果、遊星歯車１０４を支持しながら自ら回転可能に支持される遊星キャリア１０６のほうが回転する。即ち、３つの遊星歯車１０４は、それぞれ、自転しながら公転することによって遊星キャリア１０６を回転させる。かかる歯車作用により、第２旋回減速機２４−２の出力軸としての遊星キャリア８６の回転が減速されて遊星キャリア１０６から出力される。
【００８３】
なお、遊星キャリア１０６は、第３旋回減速機２４−３の出力軸、即ち、旋回減速機２４の出力軸４０Ａを構成する。
【００８４】
かかる構成により、旋回駆動装置４０は、旋回用電動機２１の出力軸２１ｂの回転速度を減じて出力軸４０Ａのトルクを増大させることができる。
【００８５】
具体的には、旋回駆動装置４０は、出力軸２１ｂの時計回りの高速・低トルクの回転に応じて、遊星歯車４４を反時計回りに自転させながら時計回りに公転させ、遊星キャリア４６を時計回りに回転させる。そして、旋回駆動装置４０は、遊星キャリア４６の時計回りの回転に応じて、遊星歯車８４を反時計回りに自転させながら時計回りに公転させ、遊星キャリア８６を時計回りに回転させる。さらに、旋回駆動装置４０は、遊星キャリア８６の時計回りの回転に応じて、遊星歯車１０４を反時計回りに自転させながら時計回りに公転させ、遊星キャリア１０６、すなわち、出力軸４０Ａを時計回りに低速・高トルクで回転させる。出力軸２１ｂが反時計回りに回転する場合も、各歯車の回転方向が逆になることを除き、同様である。
【００８６】
次に、本実施形態に係る旋回駆動装置４０（高速段減速機１５０）に設けられる遊星キャリア４６の切欠き部４６ａの作用について説明する。
【００８７】
上述の如く、高速段減速機１５０の出力軸である遊星キャリア４６に切欠き部４６ａが設けられ、例えば、旋回駆動装置４０に非常に強い衝撃が加わる場合や何らかの理由で旋回用電動機２１から許容以上のトルクが出力されるような場合等に、一番最初に破損する。これにより、外部からの強い衝撃や旋回用電動機２１による過大なトルクの出力等に起因して、旋回減速機２４に含まれる各歯車の損傷（ギヤ破損）等の甚大な被害が発生するような事態を回避することができる。
【００８８】
また、例えば、上述した従来技術の如く、旋回用電動機２１の出力軸２１ｂに他部よりも強度が弱い部分を設けると、万が一、出力軸２１ｂが破損した場合に、旋回用電動機２１を交換する必要があり、復旧の際の修理コストが高くなる。これに対して、本実施形態の場合、万が一、切欠き部４６ａから遊星キャリア４６が破損しても、部品としては、遊星キャリア４６（出力軸）の交換のみで済むため、低コストかつ簡易に旋回駆動装置４０（ショベル）の復旧を行うことが出来る。
【００８９】
また、切欠き部４６ａは、遊星キャリア４６の円筒部における潤滑油ＬＢ１に潤滑される部分、即ち、円筒部のオイルシール５７よりも上側（高速側）に設けられる。これにより、万が一、切欠き部４６ａから遊星キャリア４６が破損しても、破損片は空間ＳＰ１に留まるため、被害が低速段減速機２００に拡大することを防止することが可能となり、復旧作業時間を大幅に短縮することができる。つまり、本実施形態に係る旋回減速機２４は、ユニット交換可能な単位として、高速段減速機１５０と低速段減速機２００を有する。そのため、遊星キャリア４６の破損による影響を高速段減速機１５０内に抑え込むことにより、旋回減速機２４のうち、高速段減速機１５０の交換、或いは高速段減速機１５０の修理で復旧させることが可能となり、復旧に要する時間を短縮できる。
【００９０】
なお、高速段減速機１５０を交換する場合、ショベルの復旧までの時間を最も短くすることができると共に、取り外された高速段減速機１５０は、分解・整備（遊星キャリア４６の交換及び内部清掃（破損片の回収）等）により再利用が可能である。
【００９１】
このように、本実施形態に係るショベルは、ギヤ破損等の発生を未然に防止するため、高速段減速機１５０の出力軸である遊星キャリア４６における円筒部のオイルシール５７よりも上側（高速側）に、意図的に破損させる切欠き部４６ａを設ける。これにより、万が一、切欠き部４６ａから遊星キャリア４６が破損しても、かかる破損による影響を極力小さくすることができる。
【００９２】
以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００９３】
例えば、本実施形態に係るショベルは、旋回駆動装置を駆動する電力を供給する蓄電装置を有するショベルであるが、かかる構成には限定されず、外部電源から旋回駆動装置を駆動する電力が供給される電気駆動式ショベルであってもよい。
【符号の説明】
【００９４】
１  下部走行体
１Ａ、１Ｂ  油圧モータ
２  旋回機構
３  上部旋回体（旋回体）
４  ブーム
５  アーム
６  バケット
７  ブームシリンダ
８  アームシリンダ
９  バケットシリンダ
１０  キャビン
１１  エンジン
１２  電動発電機
１３  減速機
１４  メインポンプ
１５  パイロットポンプ
１６  高圧油圧ライン
１７  コントロールバルブ
１８、２０  インバータ
２１  旋回用電動機
２１ａ  エンドプレート
２１ｂ  出力軸
２２  レゾルバ
２３  メカニカルブレーキ
２４  旋回減速機（減速機）
２４−１  第１旋回減速機
２４−２  第２旋回減速機
２４−３  第３旋回減速機
２５  パイロットライン
２５ａ  油圧ライン
２６  操作装置
２６Ａ、２６Ｂ  レバー
２６Ｃ  ペダル
２７、２８  油圧ライン
２９  圧力センサ
３０  コントローラ
４０  旋回駆動装置
４０Ａ  出力軸
４２  太陽歯車
４４  遊星歯車
４４ａ  保持ピン
４６  遊星キャリア
４６ａ  切欠き部（低強度部）
４８  内歯歯車
５０  第１ギヤケース
５１  ベアリング
５２  第２ギヤケース
５４  第３ギヤケース
５６  ベアリング
５７  オイルシール
６０  ブレーキディスク（ブレーキ回転板）
６２  ブレーキプレート（ブレーキ固定板）
６４  ピストン
６６  スプリング
６８  油圧空間
６９  ブレーキ解除ポート
８２  太陽歯車
８４  遊星歯車
８４ａ  保持ピン
８６  遊星キャリア
８８  内歯歯車
９０  スプリング押さえ部材
９１  シール部材
９２  ボルト
９３、９４、９５  シール部材
１０２  太陽歯車
１０４  遊星歯車
１０４ａ  保持ピン
１０６  遊星キャリア
１０８  内歯歯車
１１０  ベアリング
１２０  蓄電系
１５０  高速段減速機（第１のユニット）
２００  低速段減速機（第２のユニット）
ＬＢ１、ＬＢ２  潤滑油
【図１】
2016180221.tif 000003
【図２】
2016180221.tif 000004
【図３】
2016180221.tif 000005
【図４】
2016180221.tif 000006
【図５】
2016180221.tif 000007