JP2014199107A - ショベル - Google Patents

Abstract

【課題】旋回動作中に発生する摩耗粉を効率的に排出可能な旋回駆動装置を備えるショベルを提供すること。【解決手段】本発明の実施例に係るショベルは、旋回用電動機２１と、メカニカルブレーキ２３と、旋回減速機２４とを有する旋回駆動装置４０を搭載する。また、旋回駆動装置４０は、潤滑油で潤滑される第１旋回減速機２４−１及びメカニカルブレーキ２３を収容する空間ＳＰ１を形成するギヤケース５０、５２を備える。ギヤケース５２は、空間ＳＰ１の底面を構成する部分に凹部５２ｒを有する。【選択図】図９

Description

本発明は、旋回減速機を備えるショベルに関する。

従来、旋回用電動機と、旋回用電動機の出力軸に接続される第１旋回減速機と、第１旋回減速機の出力軸に接続される第２旋回減速機と、第２旋回減速機の出力軸に接続される第３旋回減速機と、第３旋回減速機の出力軸に接続されるスイングサークルとを含む旋回機構を備えるショベルが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００８−２３２２７０号公報

しかしながら、特許文献１は、旋回動作中に発生する、歯車、ブレーキ装置等の摩耗粉に対する処置については言及していない。

上述の点に鑑み、本発明は、旋回動作中に発生する摩耗粉を効率的に排出可能な旋回駆動装置を備えるショベルを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係るショベルは、旋回用電動機と、該旋回用電動機の回転駆動力を旋回体に伝達する旋回減速機と、前記旋回体を旋回停止状態に保持するブレーキ装置とを有する旋回駆動装置を搭載するショベルであって、潤滑油で潤滑される前記旋回減速機及び前記ブレーキ装置を収容する空間を形成するケースを備え、前記ケースは、前記空間の底面を構成する部分に凹部を有する。

上述の手段により、本発明は、旋回動作中に発生する摩耗粉を効率的に排出可能な旋回駆動装置を備えるショベルを提供できる。

本発明の一実施形態による旋回駆動装置が組み込まれるショベルの側面図である。 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。 本発明の一実施形態による旋回駆動装置の構成を示すブロック図である。 図３の旋回駆動装置の上面図である。 図４のＶ−Ｖ線断面図である。 旋回用電動機の出力軸が静止しているときの旋回駆動装置の状態を示す、図４のＶＩ−ＶＩ線断面図である。 第１旋回減速機の遊星キャリアの詳細図である。 遊星キャリアの分解・組立に用いるアイボルトの正面図である。 図６の破線で囲んだ領域ＩＸの拡大図である。 第２ギヤケースの要部断面図である。 遊星キャリアと第２ギヤケースとの位置関係を示す断面図（その１）である。 遊星キャリアと第２ギヤケースとの位置関係を示す断面図（その２）である。

まず、本発明の一実施形態による旋回駆動装置が組み込まれた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。図１は本発明の一実施形態による旋回駆動装置が組み込まれたショベルを示す側面図である。なお、ショベルは建設機械の一例であり、本発明の一実施形態による旋回駆動装置は、旋回体を旋回する機構を有する建設機械に組み込むことができる。

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。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、キャビン１０が設けられ、且つエンジン等の動力源が搭載される。

なお、図１に示すショベルは、旋回駆動装置に供給する電力を蓄積する蓄電装置を有するショベルである。しかしながら、本発明は、電動旋回を採用したショベルであれば、例えば外部電源から充電電力が供給される電気駆動式ショベルにも適用され得る。

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ている。

機械式駆動部としてのエンジン１１と、アシスト駆動部としての電動発電機１２は、変速機１３の２つの入力軸にそれぞれ接続されている。変速機１３の出力軸には、油圧ポンプとしてメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が接続されている。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が接続されている。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が接続されている。

コントロールバルブ１７は、ハイブリッド式ショベルにおける油圧系の制御を行う制御装置である。下部走行体１用の油圧モータ１Ａ（右用）及び１Ｂ（左用）、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、並びにバケットシリンダ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。

電動発電機１２には、インバータ１８を介して、蓄電器としてのキャパシタを含む蓄電系（蓄電装置）１２０が接続される。蓄電系１２０には、インバータ２０を介して電動作業要素としての旋回用電動機２１が接続されている。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が接続される。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。旋回用電動機２１と、レゾルバ２２と、メカニカルブレーキ２３と、旋回減速機２４とにより、負荷駆動系として旋回駆動装置４０が構成される。ここで、旋回用電動機２１は、上部旋回体３を旋回駆動するための旋回用電動モータに相当し、メカニカルブレーキ２３は、上部旋回体３を旋回停止状態に保持するために上部旋回体３に機械的にブレーキをかけておくブレーキ装置に相当する。

操作装置２６は、レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、ペダル２６Ｃを含む。レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、及びペダル２６Ｃは、油圧ライン２７及び２８を介して、コントロールバルブ１７及び圧力センサ２９にそれぞれ接続される。圧力センサ２９は、電気系の駆動制御を行うコントローラ３０に接続されている。

コントローラ３０は、ハイブリッド式ショベルの駆動制御を行う主制御部としての制御装置である。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が内部メモリに格納された駆動制御用のプログラムを実行することにより実現される装置である。

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、旋回機構２を旋回させるために操作装置２６を操作した場合の操作量を表す信号に相当する。

コントローラ３０は、電動発電機１２の運転制御（電動（アシスト）運転又は発電運転の切り替え）を行うとともに、蓄電系１２０の昇降圧コンバータを駆動制御することによりキャパシタの充放電制御を行う。コントローラ３０は、キャパシタの充電状態、電動発電機１２の運転状態（電動（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）に基づいて、蓄電系１２０の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い、これによりキャパシタの充放電制御を行う。また、コントローラ３０は、後述のようにキャパシタに充電する量（充電電流又は充電電力）の制御も行なう。

上述のような構成のショベルによる作業では、上部旋回体３を旋回駆動するために、インバータ２０を介して供給される電力により旋回用電動機２１が駆動される。旋回用電動機２１の出力軸２１ｂの回転力は、旋回減速機２４とメカニカルブレーキ２３を介して旋回駆動装置４０の出力軸４０Ａに伝達される。

図３は本発明の一実施形態による旋回駆動装置４０の構成を示すブロック図である。上述のように、旋回駆動装置４０は、駆動源としての電動モータである旋回用電動機２１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。

具体的には、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、それぞれ遊星減速機で構成される。より具体的には、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の出力軸となる遊星キャリア４６には、メカニカルブレーキ２３としての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。なお、図示はしないが、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。

次に、図４及び図５を参照しながら、旋回駆動装置４０の具体的な構成について説明する。なお、図４は、旋回駆動装置４０の上面図であり、図４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。また、図５は、図４のＶ−Ｖ線断面図である。

また、図５は旋回駆動装置４０のうち、第１旋回減速機２４−１及びメカニカルブレーキ２３を構成する部分の断面図である。本実施形態では、第１旋回減速機２４―１を構成する遊星減速機の太陽歯車４２が、旋回用電動機２１の出力軸２１ｂに固定されている。また、太陽歯車４２は、遊星キャリア４６により、ベアリング５１を介して回転可能に支えられている。また、太陽歯車４２は、３つの遊星歯車４４のそれぞれに係合している。遊星歯車４４のそれぞれは、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に回転可能に支持されている。そして、各遊星歯車４４は、第１ギヤケース５０の内面に形成された内歯歯車４８に係合している。

内歯歯車４８が形成された第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４６は、第１ギヤケース５０に固定された第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えられている。

なお、上述の第１旋回減速機２４−１は、各歯車を潤滑するための潤滑油が、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によって密閉される構造となっている。

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の内面に形成された内歯歯車４８に係合しており、遊星歯車４４の回転力で内歯歯車４８が形成された第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、回転することはできない。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ている遊星キャリア４６のほうが回転する。以上のような歯車作用により、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。

次に、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との間に形成される。遊星キャリア４６の外周から遊星キャリア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に結合されている。

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が配置されている。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第２ギヤケース５２の内面側に結合されている。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、本発明はこの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。

最も高い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ている。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ているが、小さな変位で高出力を得ることのできる多段重ねの皿バネを用いることもできる。

ブレーキプレート６２とブレーキディスク６０とは、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。ブレーキプレート６２とブレーキディスク６０の表面は摩擦係数の大きな被膜に覆われている。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で、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接続されている。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。

ピストン６４と第２ギヤケース５２との間には、作動油が供給可能な油圧空間６８が形成され、油圧空間６８にブレーキ解除ポート６９が接続されている。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から操作装置２６、油圧ライン２７ａ（図２参照。）及びブレーキ解除ポート６９を介して油圧空間６８に油圧が供給されると、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り、ブレーキは解除される。

以上のような構成の第１旋回減速機２４−１において、本実施形態では、第１ギヤケース５０の上面にリング状の凹部が形成され、リング状の凹部の底面に複数の貫通孔が形成されている。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に形成された穴の底面に当接している。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が嵌合している。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ている。

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は、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。したがって、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っている。このときの各スプリング６６の復元力（スプリング力）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。

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こともある）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。したがって、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が収容された部分に充填された潤滑油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が収容された部分に充填された潤滑油が漏れ出ないようにシールしている。

次に、図６を参照しながら、旋回駆動装置４０における回転駆動力の伝達について説明する。なお、図６は図４のＶＩ−ＶＩ線断面図であり、旋回用電動機２１の出力軸２１ｂが静止しているときの旋回駆動装置４０の状態を示す。

図６に示すように、第１旋回減速機２４−１は、太陽歯車４２、遊星歯車４４、遊星キャリア４６、及び内歯歯車４８を含む遊星歯車機構で構成される。また、第２旋回減速機２４−２は、太陽歯車８２、遊星歯車８４、遊星キャリア８６、及び内歯歯車８８を含む遊星歯車機構で構成される。同様に、第３旋回減速機２４−３は、太陽歯車１０２、遊星歯車１０４、遊星キャリア１０６、及び内歯歯車１０８を含む遊星歯車機構で構成される。

第１旋回減速機２４−１において、太陽歯車４２は、旋回用電動機２１の出力軸２１ｂに固定され、遊星歯車４４と係合する。遊星歯車４４は、第１ギヤケース５０の内壁に形成された内歯歯車４８と太陽歯車４２との間で自転しながら公転する。本実施形態では、第１旋回減速機２４−１は、３つの遊星歯車４４を有する。３つの遊星歯車４４のそれぞれは、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。なお、遊星キャリア４６は、第１旋回減速機２４−１の出力軸を構成する。

第２旋回減速機２４−２において、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、遊星歯車８４と係合する。遊星歯車８４は、第３ギヤケース５４の内壁に形成された内歯歯車８８と太陽歯車８２との間で自転しながら公転する。本実施形態では、第２旋回減速機２４−２は、３つの遊星歯車８４を有する。３つの遊星歯車８４のそれぞれは、ピン８４ａを介して遊星キャリア８６に回転可能に支持され、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。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。

第３旋回減速機２４−３において、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、遊星歯車１０４と係合する。遊星歯車１０４は、第３ギヤケース５４の内壁に形成された内歯歯車１０８と太陽歯車１０２との間で自転しながら公転する。本実施形態では、第３旋回減速機２４−３は、３つの遊星歯車１０４を有する。３つの遊星歯車１０４のそれぞれは、ピン１０４ａを介して遊星キャリア１０６に回転可能に支持され、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。なお、遊星キャリア１０６は、旋回減速機２４の出力軸４０Ａを構成する。

上述の構成により、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。

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。

また、旋回駆動装置４０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を有する。なお、出力軸２１ｂには、図示しないオイルシールが装着される。また、遊星キャリア４６には、ベアリング５６の下に２つのオイルシール５７が装着される。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を収容する。

また、旋回駆動装置４０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。なお、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。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を収容する。なお、潤滑油ＬＢ２は、オイルシール５７によって潤滑油ＬＢ１から隔離されている。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く、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。

次に、図７を参照しながら、第１旋回減速機２４−１の出力軸となる遊星キャリア４６の詳細について説明する。なお、図７は、遊星キャリア４６の詳細図であり、Ｆ７Ａが正面図を示し、Ｆ７Ｂが上面図を示す。また、Ｆ７Ｃは、Ｆ７Ｂの一点鎖線で示す紙面に垂直な平面をＸ方向から見た断面図を示す。

図７に示すように、遊星キャリア４６は、出力軸を構成する出力軸部４６ａ、及び、３つの遊星歯車４４−１、４４−２、４４−３を回転可能に保持するキャリア部４６ｂを有する。

出力軸部４６ａは、半径方向に延びる円板部４６ａ１、及び、軸方向に延びる円柱部４６ａ２を有する。

円板部４６ａ１は、半径方向外端に、ブレーキディスク６０を保持するディスク保持部４６ａ１ｐを有する。本実施例では、ディスク保持部４６ａ１ｐは、２枚のブレーキディスク６０を保持し、半径方向のより内側にある円板部４６ａ１の他の部分よりも肉厚となるように構成される。この構成により、ディスク保持部４６ａ１ｐは、円板部４６ａ１の他の部分と同じ厚み（軸方向長さ）を有する場合と比べ、制動時にブレーキディスク６０から受ける力に対する剛性を高めることができる。また、ディスク保持部４６ａ１ｐは、取り付けられるブレーキディスク６０の枚数を増大させることができる。

キャリア部４６ｂは、出力軸部４６ａから脱着可能に構成される部材である。本実施例では、キャリア部４６ｂは、旋回用電動機２１の出力軸２１ｂに固定される太陽歯車４２と３つの遊星歯車４４―１、４４−２、４４−３とを収容する円柱状の部材である。また、キャリア部４６ｂは、締結部材である３つのボルト４６ｃ−１、４６ｃ−２、４６ｃ−３（以下、集合的に「ボルト４６ｃ」とも称する。）を用いて出力軸部４６ａに締結される。また、キャリア部４６ｂは、３つのピン４４ａ―１、４４ａ―２、４４ａ―３（以下、集合的に「ピン４６ａ」とも称する。）を用いて遊星歯車４４−１、４４−２、４４−３（以下、集合的に「遊星歯車４４」と称する。）を回転可能に支持する。

本実施例では、３つのボルト４６ｃは、キャリア部４６ｂの中心軸の周りに１２０度間隔で形成されるボルト穴に挿入される。そして、出力軸部４６ａの円板部４６ａ１の上面に形成されるタップ穴（図示せず。）にねじ込まれ、キャリア部４６ｂを出力軸部４６ａに対して締め付ける。また、３つのピン４４ａは、キャリア部４６ｂの中心軸の周りに１２０度間隔に、３つのボルト４６ｃのそれぞれと６０度の間隔を空けて形成されるピン穴に挿入される。そして、対応する遊星歯車４４を回転可能に支持した状態で固定される。

なお、本実施例では、３つのボルト４６ｃのそれぞれの中心軸は、キャリア部４６ｂの中心軸を中心とする同じ１つの円の円周上に配置される。また、３つのピン４４ａのそれぞれの中心軸は、キャリア部４６ｂの中心軸を中心とする同じ１つの円の円周上に配置される。そして、３つのボルト４６ｃのそれぞれの中心軸と３つのピン４４ａのそれぞれの中心軸とは、キャリア部４６ｂの中心軸を中心とする同じ１つの円の円周上に配置される。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、３つのボルト４６ｃのそれぞれの中心軸が通る円は、３つのピン４４ａのそれぞれの中心軸が通る円とは異なる円であってもよい。

また、キャリア部４６ｂには、締結部材である３つのボルト４６ｃを締め付け或いは緩める際にキャリア部４６ｂと出力軸部４６ａとが共に回転するのを防止する２つのタップ穴４６ｄ−１、４６ｄ−２（以下、集合的に「４６ｄ」とも称する。）が形成される。本実施例では、２つのタップ穴４６ｄは、キャリア部４６ｂの中心軸に対して対称な位置に形成される。

ここで、図７及び図８を参照して、作業者がキャリア部４６ｂを出力軸部４６ａから取り外す方法について説明する。

最初に、作業者は、２つのタップ穴４６ｄのそれぞれに、図８に示すようなアイボルト８０等のジグを取り付ける。

その後、作業者は、２つのタップ穴４６ｄのそれぞれに取り付けられた２つのアイボルト８０のリングに一本の棒状部材を通す。棒状部材は、例えば、バール等の剛性部材である。

その後、作業者は、棒状部材を固定しながら、レンチ等の工具を用いてボルト４６ｃを緩める。棒状部材の固定は、ボルト４６ｃを緩める際にキャリア部４６ｂが出力軸部４６ａと一緒に回転するのを防止する。

なお、上述の説明は、作業者がキャリア部４６ｂを出力軸部４６ａから取り外す方法に関するものであるが、作業者がキャリア部４６ｂを出力軸部４６ａに取り付ける場合にも同様に適用される。

上述の通り、出力軸部４６ａは、ブレーキディスク６０が結合される円板部４６ａ１と、第２旋回減速機２４−２の太陽歯車８２に結合される円柱部４６ａ２とが一体的に形成される。そのため、円板部４６ａ１と円柱部４６ａ２との間で摩耗が発生することはない。また、ブレーキ装置による制動時に発生する制動反力に対する耐力を高めることができる。

また、キャリア部４６ｂは、スプライン結合、セレーション結合等を用いることなく、締結部材であるボルト４６ｃを用いて出力軸部４６ａに結合される。そのため、結合部分での摩耗を低減させることができる。

また、出力軸部４６ａとキャリア部４６ｂとは、別個独立の部材であるため、別々の材料で形成され得る。そのため、摩耗しやすい部分を有する出力軸部４６ａは、キャリア部４６ｂよりも耐摩耗性に優れた材料で形成され得る。なお、出力軸部４６ａの摩耗しやすい部分は、第２旋回減速機２４−２の太陽歯車８２にスプライン結合される部分、及び、ブレーキディスク６０にスプライン結合される部分を含む。一方で、高い耐摩耗性を要求されないキャリア部４６ｂは、比較的低コストの材料で形成され得る。その結果、遊星キャリア４６のこの構造は、出力軸部４６ａとキャリア部４６ｂとを一体的に形成する場合に比べ、摩耗しやすい部分の耐摩耗性を高めながらも製造コストの増加を抑えることができる。また、耐摩耗性を高めることによって出力軸部４６ａの交換周期を延長でき、交換コストを抑えることができる。また、出力軸部４６ａとキャリア部４６ｂとを別個独立の部材とするため、交換周期が比較的短い出力軸部４６ａの交換に合わせてキャリア部４６ｂを交換する必要がない。また、出力軸部４６ａを交換する場合であっても、出力軸部４６ａとキャリア部４６ｂとを分離するだけで済み、遊星歯車４４をキャリア部４６ｂから取り外す必要がない。そのため、出力軸部４６ａの交換作業を簡略化できる。

また、キャリア部４６ｂは、その上面にアイボルト８０等のジグを取り付け可能なタップ穴４６ｄを備える。そのため、遊星キャリア４６の分解性・組立性を向上させることができる。なお、上述の実施例では、タップ穴４６ｄは、キャリア部４６ｂの上面に２つ形成されるが、３つ以上形成されてもよい。この場合、一本の棒状部材は、３つ以上のタップ穴のうちの２つに取り付けられた２つのアイボルト８０のリングに通される。

また、キャリア部４６ｂは、締結部材である３つのボルト４６ｃを用いて出力軸部４６ａに締結される。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、キャリア部４６ｂは、１つ、２つ又は４つ以上の締結部材を用いて出力軸部４６aに締結されてもよい。

また、上述の実施例では、ボルト４６ｃは、キャリア部４６ｂを軸方向に貫通するボルト穴に挿入され、出力軸部４６ａの円板部４６ａ１の上面に形成されるタップ穴にねじ込まれる。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、ボルト４６ｃは、円板部４６ａ１を軸方向に貫通するボルト穴に挿入され、キャリア部４６ｂの下面に形成されるタップ穴にねじ込まれてもよい。この場合、キャリア部４６ｂの上面に形成されるタップ穴４６ｄは、円板部４６ａ１の下面に形成されてもよい。

次に、図９を参照しながら、旋回駆動装置４０における潤滑油の排出について説明する。なお、図９は、図６の破線で囲んだ領域ＩＸの拡大図である。

図９に示すように、第２ギヤケース５２は、潤滑油ＬＢ１が存在する空間ＳＰ１の底面を構成する部分に凹部５２ｒを有する。凹部５２ｒは、上面視で環状の溝を形成する。本実施例では、凹部５２ｒは、遊星キャリア４６の出力軸部４６ａを構成する円板部４６ａ１の半径方向外端にあるディスク保持部４６ａ１ｐの鉛直下方に形成される。また、凹部５２ｒは、円板部４６ａ１の他の部分に対して鉛直下方に突出するディスク保持部４６ａ１ｐの下端を受け入れ可能な深さ及び幅（半径方向の長さ）を有する。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、凹部５２ｒは、ディスク保持部４６ａ１ｐの幅より小さい幅を有していてもよい。この場合、凹部５２ｒは、ディスク保持部４６ａ１ｐの下端を受け入れることはない。また、凹部５２ｒは、ディスク保持部４６ａ１ｐの真下ではなく、遊星キャリア４６の回転軸により近い位置に形成されてもよく、その回転軸からより遠い位置に形成されてもよい。また、第２ギヤケース５２は、ディスク保持部４６ａ１ｐが鉛直下方へ突出しているか否かに関係なく、凹部５２ｒを有していてもよい。

また、第２ギヤケース５２は、凹部５２ｒの内底面又は内壁面に開口する排出路５２ｂを有する。本実施例では、排出路５２ｂは、凹部５２ｒの内底面から第２ギヤケース５２の外面に向かって下方に傾斜しながら、空間ＳＰ１と第２ギヤケース５２の外部空間とを連通する。なお、空間ＳＰ１内の潤滑油を必要に応じて排出できるように、排出路５２ｂの外面側の端部にはプラグが取り付けられる。

図１０は、第２ギヤケース５２の要部断面図であり、凹部５２ｒの別の構成例を示す。図１０左図において、凹部５２ｒ−１は、幅方向（半径方向）の中央に向かって下方に傾斜する内底面を有する。また、排出路５２ｂ−１は、凹部５２ｒ―１の内底面の中央に開口する。図１０中央図において、凹部５２ｒ−２は、幅方向（半径方向）の外側に向かって下方に傾斜する内底面を有する。また、排出路５２ｂ−２は、凹部５２ｒ―２の内底面の半径方向外側に開口する。図１０右図において、凹部５２ｒ−３は、幅方向（半径方向）の内側に向かって下方に傾斜する内底面を有する。また、排出路５２ｂ−３は、凹部５２ｒ―３の内底面の半径方向内側に開口する。

次に、図１１を参照しながら、凹部５２ｒによってもたらされる効果について説明する。なお、図１１は、遊星キャリア４６と第２ギヤケース５２との位置関係を示す断面図であり、左図が凹部５２ｒを有さない場合を示し、右図が凹部５２ｒを有する場合を示す。具体的には、図１１は、遊星キャリア４６の出力軸部４６ａ、第２ギヤケース５２、ベアリング５６、オイルシール５７、ブレーキディスク６０、及びブレーキプレート６２の位置関係を示す断面図である。

図１１左図において、出力軸部４６ａは、ディスク保持部４６ａ１ｐの厚みが他の部分の厚みと同じ厚みＤ１である円板部４６ａ１を有する。また、第２ギヤケース５２は、厚みＤ２の底板部５２ａを有する。底板部５２ａは、空間ＳＰ１の底面を形成し、且つ、半径方向内端にベアリング５６及びオイルシール５７を支持する支持部５２ａｐを有する。また、円板部４６ａ１（ディスク保持部４６ａ１ｐ）の下面と底板部５２ａの上面との間には、厚みＤ３のクリアランスが形成される。

これに対し、図１１の右図では、第２ギヤケース５２は、底板部５２ａのところに下方に凹む凹部５２ｒを有する。そのため、出力軸部４６ａは、ディスク保持部４６ａ１ｐを円板部４６ａ１の他の部分から下方に突出させることができ、ディスク保持部４６ａ１の厚みＤ１を厚みＤ１Ｅまで増大させている。その結果、出力軸部４６ａは、円板部４６ａ１のところに上方に凹む凹部４６ａ１ｒを形成した状態となっている。

図１１左図と図１１右図との比較から分かるように、底板部５２ａの上面に凹部５２ｒを形成した場合、第１旋回減速機２４−１は、ディスク保持部４６ａ１ｐの厚みを距離Ｄ４だけ増大できる。その結果、第１旋回減速機２４−１は、ディスク保持部４６ａ１ｐの剛性を高め、ブレーキ装置による制動時に発生する制動反力に対する耐力を高めることができる。また、第１旋回減速機２４−１は、ディスク保持部４６ａ１ｐに取り付けられるブレーキディスク６０の枚数を増大させることができる。これにより、ブレーキ装置の保持トルクを増大させることができる。したがって、上部旋回体３の旋回停止状態の保持をより安定させることができる。

次に、図１２を参照しながら、凹部４６ａ１ｒ及び凹部５２ｒによってもたらされる効果について説明する。なお、図１２は、図１１と同様、遊星キャリア４６と第２ギヤケース５２との位置関係を示す断面図であり、左図が凹部５２ｒを有さない場合を示し、右図が凹部５２ｒを有する場合を示す。

図１２左図において、出力軸部４６ａは、ディスク保持部４６ａ１ｐの厚みが他の部分の厚みと同じ厚みＤ１である円板部４６ａ１を有する。また、第２ギヤケース５２は、厚みＤ２の底板部５２ａを有する。また、円板部４６ａ１（ディスク保持部４６ａ１ｐ）の下面と底板部５２ａの上面との間には、厚みＤ３のクリアランスが形成される。

これに対し、図１２右図では、出力軸部４６ａは、円板部４６ａ１のところに上方に凹む凹部４６ａ１ｒを有し、円板部４６ａ１の厚みＤ１を厚みＤ１Ｃに低減させている。その結果、ディスク保持部４６ａ１ｐが円板部４６ａ１の他の部分から下方に突出した状態となっている。また、図１２の右図では、第２ギヤケース５２は、底板部５２ａのところに下方に凹む凹部５２ｒを有し、底板部５２ａの厚みＤ２を厚みＤ２Ｃに低減させている。その結果、支持部５２ａｐが底板部５２ａの他の部分から上方に突出した状態となっている。

図１２左図と図１２右図との比較から分かるように、円板部４６ａ１の下面に凹部４６ａ１ｒを形成し、且つ、底板部５２ａの上面に凹部５２ｒを形成した場合、第１旋回減速機２４−１は、縦方向長さを距離Ｄ５だけ短縮できる。この場合、第１旋回減速機２４−１は、ディスク保持部４６ａ１ｐ及び支持部５２ａｐの厚みを低減することもない。このようにして、第１旋回減速機２４−１は、ディスク保持部４６ａ１ｐ及び支持部５２ａｐの剛性を維持したまま、縦方向長さを短縮できる。

以上の構成により、第２ギヤケース５２は、空間ＳＰ１の底面を構成する部分に凹部５２ｒを備え、且つ、その凹部５２ｒと外部空間とを連通する排出路５２ｂを備えることによって、潤滑油ＬＢ１の交換等の際に潤滑油ＬＢ１を効率的に排出できる。

また、第２ギヤケース５２は、第１旋回減速機２４−１における太陽歯車４２、遊星歯車４４、内歯歯車４８、ブレーキディスク６０、ブレーキプレート６２等で発生する摩耗粉を潤滑油ＬＢ１と共に効率的に排出することができる。その結果、第２ギヤケース５２は、摩耗粉が旋回減速機２４の性能に悪影響を与えるのを防止できる。

また、第２ギヤケース５２は、凹部５２ｒを備えることによって、出力軸部４６ａの円板部４６ａ１との間のクリアランスを維持しながら、円板部４６ａ１のディスク保持部４６ａ１ｐの厚みを増大させることができる。その結果、ディスク保持部４６ａ１ｐの剛性を高め、ブレーキ装置による制動時に発生する制動反力に対する耐力を高めることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳説したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施例において、第２ギヤケース５２の凹部５２ｒは、上面視で環状の溝を形成し、半径方向の中央、外側、又は内側に向かって傾斜可能とされる。しかしながら、本発明は、この構成に限定されるものではない。例えば、凹部５２ｒは、排出路５２ｂの開口の存在位置が最も低くなるよう、周方向に傾斜してもよい。また、凹部５２ｒの幅（半径方向の長さ）及び深さ（軸方向の長さ）は周方向に一様でなくてもよい。また、凹部５２ｒは、環状である必要はなく、円弧状であってもよい。その場合、凹部５２ｒは、周方向に１つ存在する構成であってもよく、周方向に複数存在する構成であってもよい。

また、上述の実施例において、第２ギヤケース５２の凹部５２ｒには１つの排出路５２ｂが接続されている。しかしながら、本発明は、この構成に限定されるものではない。例えば、凹部５２ｒには複数の排出路が接続されていてもよい。

１・・・下部走行体 １Ａ、１Ｂ・・・油圧モータ ２・・・旋回機構 ３・・・上部旋回体 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・・・変速機 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 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 ２６・・・操作装置 ２６Ａ、２６Ｂ・・・レバー ２６Ｃ・・・ペダル ２７、２７ａ、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、８２、１０２・・・太陽歯車 ４４、８４、１０４・・・遊星歯車 ４４ａ、８４ａ、１０４ａ・・・ピン ４６、８６、１０６・・・遊星キャリア ４６ａ・・・出力軸部 ４６ａ１・・・円板部 ４６ａ１ｐ・・・ディスク保持部 ４６ａ１ｒ・・・凹部 ４６ａ２・・・円柱部 ４６ｂ・・・キャリア部 ４６ｃ・・・ボルト ４６ｄ・・・タップ穴 ４８、８８、１０８・・・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 ５２ａ・・・底板部 ５２ａｐ・・・支持部 ５２ｂ、５２ｂ−１、５２ｂ−２、５２ｂ−３・・・排出路 ５２ｒ、５２ｒ−１、５２ｒ−２、５２ｒ−３・・・凹部 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 ６２・・・ブレーキプレート 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 ８０・・・アイボルト ９０・・・スプリング押さえ部材 ９１、９３、９４、９５・・・シール部材 ９２・・・ボルト １２０・・・蓄電系

Claims (5)

1. 旋回用電動機と、該旋回用電動機の回転駆動力を旋回体に伝達する旋回減速機と、前記旋回体を旋回停止状態に保持するブレーキ装置とを有する旋回駆動装置を搭載するショベルであって、
   潤滑油で潤滑される前記旋回減速機及び前記ブレーキ装置を収容する空間を形成するケースを備え、
   前記ケースは、前記空間の底面を構成する部分に凹部を有する、
   ショベル。
2. 前記ブレーキ装置は、前記旋回減速機の出力軸と共に回転するブレーキディスクと、前記ケースに取り付けられ前記ブレーキディスクに押しつけられるブレーキプレートとを含み、
   前記出力軸は、半径方向に延びる円板部を含み、
   前記円板部は、半径方向外端に、前記ブレーキディスクが取り付けられるディスク保持部を含み、
   前記凹部は、前記ディスク保持部の鉛直下方に形成される、
   請求項１に記載のショベル。
3. 前記円板部は、前記ディスク保持部のところが、半径方向のより内側にある他の部分よりも肉厚となるように構成され、
   前記ディスク保持部の下端は、前記凹部内に入る、
   請求項２に記載のショベル。
4. 前記凹部には、潤滑油を排出する排出管に通じる排出口が形成される、
   請求項１乃至３の何れか一項に記載のショベル。
5. 前記凹部の内底面は、潤滑油の排出を促進する傾斜面を含む、
   請求項１乃至４の何れか一項に記載のショベル。

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