JP4362822B2 - 建設機械の旋回装置 - Google Patents

Description

本発明は、油圧ショベル、油圧クレーン及び高所作業車等の建設機械の旋回装置に関する。

この種の旋回装置は大きく分けて、下部走行体に対して上部旋回体を旋回自在に支持する旋回軸受と、油圧モータの駆動力を上部旋回体に伝達する動力伝達経路とから構成されている。
旋回軸受は、下部走行体に連結された内輪及び上部旋回体に連結された外輪を有し、そして、動力伝達経路は油圧モータの駆動力を減速して出力する減速機構や、この減速機構の出力をピニオンに伝達するピニオンシャフトを含み、ピニオンは旋回軸受における内輪の内歯歯車と噛み合った状態にある（例えば、特許文献１）。

油圧モータからピニオンに駆動力が伝達されると、ピニオンと内歯歯車との噛み合いにより、ピニオンは旋回軸受の内歯歯車つまり下部走行体からの反力を受け、内歯歯車と噛み合いながら旋回軸受の周方向に移動し、これにより、上部旋回体が旋回運動することになる。
それ故、特許文献１の旋回装置は、ピニオンシャフトを上下の軸受により回転自在に支持する一方、ピニオンの反力を上部旋回体に伝達するシャフトハウジングを備えており、このシャフトハウジングはその上下端に取付けフランジをそれぞれ有する。上側取付けフランジはシャフトハウジングを減速機構のギヤケーシングに取付け、そして、下側取付けフランジはシャフトハウジングを上部旋回体に取付けるために使用されている。

ところで、上述した上下の取付けフランジはシャフトハウジングの取付けのみに使用されるものでなく、その加工時、具体的にはその切削加工時、シャフトハウジングを加工機の回転テーブル上にワークチャックを介して把持するためにも利用される。
より詳しくは、ここでのシャフトハウジングの切削加工は以下の手順にて実施される。
先ず、下側取付けフランジがワークチャックより把持された状態で、上側取付けフランジや、この上側取付けフランジ側の軸受装着穴の切削加工が実施され、この後、上側取付けフランジがワークチャックにより把持された状態で、下側取付けフランジや、この下側取付けフランジ側の軸受穴の切削加工が実施される。
特開平9-316930号公報

上述したようにシャフトハウジングの切削加工が分けて実施されると、ワークチャックによるシャフトハウジングのチャッキング作業が２回となるばかりでなく、シャフトハウジングの反転作業も必要となり、その切削加工に多大な手間がかかる。
また、上下の軸受装着穴が互いに異なる取付けフランジを把持した状態で切削加工されることから、後のチャッキングは心出し作業を伴うが、この心出し作業には熟練を要する。それ故、上下の軸受装着穴の同軸性、つまり、これら軸受装着孔への軸受の取付け精度を高精度に確保するのが困難になっている。この結果、上下の軸受に回転自在に支持されるピニオンシャフトの円滑な回転が保証されず、ピニオンシャフトを囲繞するオイルシールから油漏れを招く虞がある。

更に、特許文献１の旋回装置は、シャフトハウジングの下端部にグリース受突起を一体に有し、このグリース受突起はピニオンと内歯歯車との噛み合い領域に供給された潤滑油、つまり、グリースが内輪の径方向外側に漏出するのを防止する。
しかしながら、上述したグリース受突起はピニオンとの干渉を避けるため、その内周面をピニオンと同心の円弧状に形成しなければならず、シャフトハウジングの形状や加工が更に複雑になっている。

本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、シャフトハウジングの加工を容易且つ高精度に行えるばかりでなく、その形状をもシンプルにすることができる建設機械の旋回装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の建設機械の旋回装置は、建設機械の上部旋回体側に配置されたギヤハウジングを有し、駆動源の駆動力を減速して出力する減速機構と、この減速機構の下方に設けられ、建設機械の下部走行体に連結され且つその内周面に内歯歯車を有した内輪と上部旋回体に連結され且つ内輪に対して旋回自在に組付けられた外輪とを有する旋回軸受と、減速機構のギヤハウジングから旋回軸受内に延びるとともに、その下端に内歯歯車と噛み合うピニオンを有し、このピニオンに減速機構の出力を伝達するピニオンシャフトと、減速機構のギヤハウジングから延びるピニオンシャフトを囲み、その内部にピニオンシャフトを回転自在に支持する軸受が上下に配置されるとともに、上下端にギヤハウジング及び上部旋回体に対する上下の取付けフランジをそれぞれ有したシャフトハウジングと、シャフトハウジングの下端から下方に突出されたボスと、このボスの外周面から径方向外側に突設された被把持部であって、下側取付けフランジの下面から所定の距離を存して下方に位置付けられ、シャフトハウジングの加工時、ワークチャックによるシャフトハウジングの把持を許容する被把持部とを備えている（請求項１）。

上述の旋回装置によれば、シャフトハウジングに上下の取付けフランジとは別の被把持部が設けられているので、シャフトハウジングの加工時には、その被把持部をワークチャックにより把持することで、上下の取付けフランジや上下の軸受のための軸受装着穴の加工が連続して実施される。
具体的には、下側の軸受はボス内に配置され、被把持部は、ボスの周方向に等間隔を存して形成され、ワークチャックの各爪がそれぞれ宛がわれる少なくとも３つの突起からなる（請求項２）。

請求項２の旋回装置によれば、その加工時、シャフトハウジングはワークチャックの爪により三方から挟持されることで、シャフトハウジングの安定した把持が確保される。
旋回装置がピニオンの下側にグリース槽を備え、このグリース槽からピニオンと内歯歯車との間の噛み合い領域にグリースが供給される場合、好ましくは、上述した突起のうちの２つは、旋回軸受の周方向でみたピニオンの両側にて内歯歯車の直上に位置付けられ、内歯歯車の歯先円と交差して配置されている（請求項３）。

請求項３の旋回装置によれば、グリース槽からピニオンと内歯歯車との間の噛み合い領域に供給されたグリースが内歯歯車上に漏出していても、この漏出したグリースは上部旋回体の旋回運動に伴い内歯歯車上を移動する２つの突起により掻き出され、グリース槽に回収される。

請求項１の建設機械の旋回装置によれば、シャフトハウジングのチャッキング作業を１回にして、シャフトハウジングにおける上下の取付けフランジや上下の軸受装着穴の加工が可能であるので、シャフトハウジングの反転や心出しが不要となり、シャフトハウジングの加工を容易に行えるばかりでなく、上下の軸受装着穴、つまり、上下の軸受の同軸性が高精度に確保される結果、ピニオンシャフトの円滑な回転が保証され、ピニオンシャフトを囲繞するオイルシールからの油漏れをも低減できる。

請求項２の建設機械の旋回装置によれば、シャフトハウジングのボスに３つの突起を追加するだけで、シャフトハウジングの把持、つまり、そのチャッキングを安定して行える。
更に、請求項３の建設機械の旋回装置によれば、突起がピニオンと内歯歯車との間の噛み合い領域から内歯歯車上に漏出したグリースの掻き落とし部材としても機能するので、シャフトハウジングの形状はシンプルなものとなる。

図１は、建設機械の一例としての油圧ショベルを示す。
油圧ショベルは、クローラ型の下部走行体２上に旋回装置を介して、運転室付きの上部旋回体４が搭載され、この上部旋回体４に作業機６が装備されている。図示の油圧ショベルの場合、作業機６は掘削バケット８を有している。
図２は、旋回装置の一部を示す。

旋回装置は、下部走行体２と上部旋回体４と間に介在する旋回軸受１０を備え、この旋回軸受１０は、下部走行体２の走行フレーム１２に連結された内輪１４と、この内輪１４の外側にベアリングボールを介して回転自在に組付けられた外輪１６とを有し、この外輪１６が上部旋回体２の旋回フレーム１８に連結されている。
旋回フレーム１８上には装置ハウジング２０が配置され、この装置ハウジング２０は上側のギヤハウジング２２と、下側のシャフトハウジング２４とを有する。ギヤハウジング２２上には油圧モータ２６が取付けられ、この油圧モータ２６はギヤハウジング２２内に突出する出力軸２８を有する。

ギヤハウジング２２内には２段の遊星歯車減速機構３０，３２が収容され、これら減速機構３０，３２に油圧モータ２６における出力軸２８の回転力が入力される。
より詳しくは、油圧モータ２６の出力軸２８が一方向に回転されると、この出力軸２８の回転は１段目の遊星歯車減速機構３０の太陽歯車３４から遊星歯車３６の各々に伝達され、これら遊星歯車３６は自転しながら、ギヤハウジング２２におけるリングギヤ３８の内周に沿って公転する。このような遊星歯車３６の公転はキャリア４０を介して２段目の遊星歯車減速機構３２の太陽ギヤ４２から遊星ギヤ４４の各々に伝達され、そして、これら遊星ギヤ４４は自転しながらギヤハウジング２２におけるリングギヤ４６の内周に沿って公転し、これら遊星ギヤ４４の公転がキャリア４８に伝達される。

キャリア４８はピニオンシャフト５０の上部にスプライン係合されており、キャリア４８の公転によりピニオンシャフト５０が回転される。従って、油圧モータ２６の回転力は前述した２段の遊星歯車減速機構３０，３２により２段階に減速された後、高トルクな回転力としてピニオンシャフト５０に伝達される。
ピニオンシャフト５０は前述したシャフトハウジング２４内を同心にして延び、このシャフトハウジング２４に対し、上下の軸受５２，５４を介して回転自在に支持されている。上側の軸受５２はシャフトハウジング２４の中間部に形成した軸受装着穴５６に装着され、下側の軸受５４はシャフトハウジング２４の下端部に形成した軸受装着穴５８に装着されている。

更に、ピニオンシャフト５０の下端はシャフトハウジング２４から下方に突出し、旋回軸受１０内に位置付けられている。ピニオンシャフト５０の下端にはピニオン６０が取付けられ、このピニオン６０は内歯歯車６２に噛み合った状態にある。この内歯歯車６２は前述した旋回軸受１０の内輪１４、つまり、この内輪１４の内周に一体的に形成されている。

ピニオンシャフト５０と共にピニオン６０が回転されると、ピニオン６０は内歯歯車６２からの反力により、自転しながら内歯歯車６２の内周に沿って公転し、この公転がピニオンシャフト５０及びシャフトハウジング２４を介して旋回フレーム１８に伝達される結果、上部旋回体４が下部走行体２に対して旋回されることになる。
更に、ピニオン６０の下側にはグリース槽６４が配置され、このグリース槽６４にグリース６５が蓄えられている。ピニオン６０の下部はグリース６５中に浸漬した状態にあり、ピニオン６０が回転されると、ピニオン６０と内歯歯車６２との間の噛み合い領域にグリース６５が供給される。

前述の説明から明らかなように、シャフトハウジング２４はピニオン６０の公転力を旋回フレーム１８に伝達するため、旋回フレーム１８に強固に連結される必要があり、それ故、シャフトハウジング２４はその下部に取付けフランジ６６を有し、この取付けフランジ６６が旋回フレーム１８の上面に多数の連結ボルト６８を介して連結されている。また、取付けフランジ６６の下面にはピニオン６０よりも大径のボス７０が一体に形成され、このボス７０内に前述した下側の軸受５４が配置されている。なお、図２から明らかなようにボス７０は、旋回フレーム１８に形成した円形の開口７２内に位置付けられている。

更に、シャフトハウジング２４の上端にも取付けフランジ７４が形成されており、この取付けフランジ７４はギヤハウジング２２とのフランジ結合に使用されている。
シャフトハウジング２４のボス７０にはその外周面に３つの突起７８，８０，８２が一体に形成されている。これら突起７８〜８２はボス７０の外周面に沿う円弧形状をなすとともに、図３に示すようにボス７０の周方向に等間隔を存して配置されているだけであり、シャフトハウジング２４の形状をシンプルなままに維持する。

より詳しくは、突起７８〜８２のうち、２つの突起７８，８０は旋回軸受１０における内歯歯車６２の周方向でみてピニオン６０の両側、つまり、ピニオン６０と内歯歯車６２との間の噛み合い領域の両側にて、内歯歯車６２の上面の直上にそれぞれ配置されている。更に詳しくは、突起７８，８０は内歯歯車６２の歯先円と交差するようにして旋回軸受１０の内方から内歯歯車６２の上面まで延びている。

なお、突起７８，８０の下面と内歯歯車６２の上面との間には僅かなギャップが確保され、突起７８，８０が内歯歯車６２と干渉することはない。また、図３中に示した多数の孔８４は前述した連結ボルト６８のための挿通孔である。
上述した３つの突起７８〜８２は、シャフトハウジング２４の加工時、シャフトハウジング２４を例えば立形ターニングセンタの回転テーブルにセットするために利用される。

図４は立形ターニングセンタを概略的に示す。
ターニングセンタは回転テーブル８６を備え、この回転テーブル８６は加工物のためのワークチャック、即ち、３つのチャックユニット８８を有する。これらチャックユニット８６は図５（ａ）から明らかなように回転テーブル８６の周方向に等間隔を存して配置されている。なお、図４は１つのチャックユニット８８のみを示している。

各チャックユニット８８はチャック爪９０をそれぞれ有し、チャック爪９０は回転テーブル８６の径方向に進退可能である。従って、図５（ａ）に示すように、シャフトハウジング２４はそのボス７０の突起７８〜８２にチャックユニット８８のチャック爪９０をそれぞれ宛がい、ボス７０をチャック爪９０により三方から締め付けることで、回転テーブル８６にセットされる。

なお、図５（ｂ）に示すようにチャック爪９０の先端は段付き形状をなし、突起（７８〜８２）の下面及び外周面のそれぞれに宛がわれる。
一方、回転テーブル８６の上方にはツール装着ヘッド９２が配置され、このツール装着ヘッド９２は送り機構９４に支持されている。送り機構９４はツール装着ヘッド９２を上下方向及び回転テーブル８６の径方向にそれぞれ移動させることができる。

ツール装着ヘッド９２には所望の切削バイト９６が取付けられ、切削バイト９６は交換可能である。
シャフトハウジング２４の切削加工手順について簡単に説明すると、上述したようにしてシャフトハウジング２４がセットされている回転テーブル８６を回転させながら、シャフトハウジング２４における下側の取付けフランジ６６の下面Ａ、外周面Ｂ及び上面Ｃを切削バイトにより順次切削する。この際、図５（ｂ）に示す下側の取付けフランジ６６とチャック爪９０との間には、その切削バイトの進退を許容する間隙Ｘが確保されていることは言うまでもない。

この後、切削バイトを上方に移動させ、上側の取付けフランジ７４の上面Ｄ、段差面Ｅ及びシャフトハウジング２４の上端縁Ｆを順次切削する。
上下の取付けフランジ６６，７４側の切削加工が終了すると、切削バイトを交換してボス７０の内周面Ｇや、その段差Ｈを切削した後、切削バイトを上方に移動させながら、前述した軸受５４，５２のための軸受装着穴５８，５６を切削加工し、シャフトハウジング２４の切削加工を完了する。

上述した切削加工によれば、回転テーブル８６に対するシャフトハウジング２４のセット、つまり、そのチャッキング作業が１回で済むので、切削加工が容易となるばかりでなく、その加工時間もまた大幅に短縮される。
また、シャフトハウジング２４の反転作業（心出しをも含む）が不要であるから、軸受装着穴５６，５８の切削加工を連続して行え、これら軸受装着穴５６，５８の同軸性を高精度に確保できる。この結果、軸受装着穴５６，５８に装着される軸受５２，５４の同軸性もまた高いので、ピニオンシャフト５０は心振れすることなく円滑に回転でき、ピニオンシャフト５０を囲繞するオイルシールからの油漏れを大幅に低減される。

更に、シャフトハウジング２４のチャッキングに使用される突起７８〜８２のうちで、２つの突起７８，８０はピニオン６０の両側で且つ旋回軸受１０の内歯歯車６２の直上に配置されているので、内歯歯車６２の上面に漏出してきたグリース６５の掻き出し部材としても機能する。即ち、ピニオン６０とともにシャフトハウジング２４が内歯歯車６２の周方向に公転する際、突起７８，８０は、内歯歯車６２の上面を擦るようにして移動するので、漏出したグリース６５を内歯歯車６２の上面から掻き出してグリース槽６４に落下させる。この結果、グリース６５が有効に使用され、ピニオン６０と内歯歯車６２との間の噛み合い領域を効果的に潤滑することができる。

本発明は上述の一実施例に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。
一実施例では、シャフトハウジング２４のチャッキングに３つの突起７８〜８２を使用するようにしたが、これら突起の個数は４個以上であってもよく、更には、被把持部はボス７０の全周に亘って連続するものであってもよい。
また、本発明の旋回装置が油圧ショベルに限らず、種々の建設機械に適用可能であることも言うまでもない。

建設機械としての油圧ショベルを示した概略側面図である。 一実施例の旋回装置の一部を示した断面図である。 図２中、III-III線に沿う断面図である。 旋回装置のシャフトハウジングを切削加工する立形ターニングセンタを示した概略図である。 図４のターニングセンタのワークチャックを示し、（ａ）はワークチャックを構成するチャックユニットのレイアウトを示す図、（ｂ）はチャックユニットにおけるチャック爪の先端を拡大して示した図である。

符号の説明

２ 下部走行体
４ 上部旋回体
１０ 旋回軸受
１４ 内輪
１６ 外輪
２２ ギヤハウジング
２４ シャフトハウジング
３０，３２ 遊星歯車減速機構
５０ ピニオンシャフト
６０ ピニオン
６２ 内歯歯車
６４ グリース槽
７０ ボス
７８，８０，８２ 突起
８８ チャックユニット
９０ チャック爪

Claims (3)

1. 下部走行体に対して旋回可能な上部旋回体に作業機を装備した建設機械において、
   前記下部走行体に前記上部旋回体を旋回可能に支持する旋回装置は、
   前記上部旋回体側に配置されたギヤハウジングを有し、駆動源の駆動力を減速して出力する減速機構と、
   前記減速機構の下方に設けられ、前記下部走行体に連結され且つその内周面に内歯歯車を有した内輪と前記上部旋回体に連結され且つ前記内輪に対して旋回自在に組付けられた外輪とを有する旋回軸受と、
   前記ギヤハウジングから前記旋回軸受内に延びるとともに、その下端に前記内歯歯車と噛み合うピニオンを有し、このピニオンに前記減速機構の出力を伝達するピニオンシャフトと、
   前記ギヤハウジングから延びる前記ピニオンシャフトを囲み、その内部に前記ピニオンシャフトを回転自在に支持する軸受が上下に配置されるとともに、上下端に前記ギヤハウジング及び前記上部旋回体に対する上下の取付けフランジをそれぞれ有したシャフトハウジングと、
   前記シャフトハウジングの下端から下方に突出されたボスと、
   前記ボスの外周面から径方向外側に突設された被把持部であって、前記下側取付けフランジの下面から所定の距離を存して下方に位置付けられ、前記シャフトハウジングの加工時、ワークチャックによる前記シャフトハウジングの把持を許容する被把持部と
   を備えたことを特徴とする建設機械の旋回装置。
2. 前記下側の軸受は前記ボス内に配置され、
   前記被把持部は、前記ボスの周方向に等間隔を存して形成され、前記ワークチャックの各爪がそれぞれ宛がわれる少なくとも３つの突起からなる
   ことを特徴とする請求項１に記載の建設機械の旋回装置。
3. 前記ピニオンの下側に、前記ピニオンと前記内歯歯車との間の噛み合い領域に供給すべきグリースを蓄えたグリース槽が更に備えられている場合、前記突起のうちの２つは、前記旋回軸受の周方向でみた前記ピニオンの両側にて前記内歯歯車の直上に位置付けられ、前記内歯歯車の歯先円と交差して配置されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の建設機械の旋回装置。

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