JP6352021B2 - ショベル - Google Patents

Description

本発明は、旋回減速機を有するショベルに関する。

ショベルは、上部旋回体を旋回駆動する旋回駆動装置が設けられている。この旋回駆動装置は、動力源（油圧モータ、電動モータ等）からの動力を旋回減速機（以下、単に減速機という）で減速し、増大させた出力トルクにより上部旋回体を旋回させる場合が多い。

この減速機としては、コンパクトである点、減速比の変更が容易である点等から太陽歯車を入力要素とし、遊星歯車の遊星キャリアを出力要素とした遊星歯車減速機が多用される。

また減速機には、ブレーキ機構を設けたものがある。このブレーキ機構は、遊星キャリアの出力軸（以下、単に出力軸という）に設けられた第１のブレーキ板と、旋回減速機のケースに設けられた第２のブレーキ板とを有している。そして制動時にピストン等を用いて第１及び第２のブレーキ板を圧接させ、これにより出力軸の回転を制動する。

第１のブレーキ板は出力軸と一体的に回転する必要があり、また第２のブレーキ板はケースに一体的に取り付けられる必要がある。また制動時において第１及び第２のブレーキ板が圧接するためには、各ブレーキ板は出力軸の軸方向に移動する必要がある。このため、第１のブレーキ板と出力軸との間、及び第２のブレーキ板とケースとの間は、スプライン結合された構成とされている（例えば、特許文献１）。

特開２０１３−２２７７９８号公報

ところで、遊星キャリアは軸受（ベアリング等）によりケースに軸承され、これにより遊星キャリアは軸方向への移動が規制されている。しかしながら、この軸受は経時的に劣化することが考えられる。またショベルは、作業時において上部旋回体（例えば、バケット，アーム，ブーム等）に大きな外力が印加されるおそれがある。

仮に、軸受に経時劣化が発生している状態で上部旋回体に大きな外力が印加された場合、遊星キャリアが軸方向に移動してしまうおそれがある。出力軸には第１のブレーキ板がスプライン結合されているため、この移動によりスプラインから第１のブレーキ板が抜け出るおそれがある。この場合、ブレーキ機構による出力軸の適正制動ができなくなるおそれがある。

本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、キャリア部材の移動に拘らず出力軸の制動を確保しうるショベルを提供することにある。

本発明のある態様によると、
旋回体を駆動する駆動源と、
太陽歯車と、遊星歯車と、内歯歯車と、前記遊星歯車を支持する遊星キャリアとをケースの内部に配設した歯車減速機と、
前記遊星キャリアに形成されたスプラインと、
前記スプラインと係合するブレーキ板を有し、前記ブレーキ板を介して前記遊星キャリアの回転制動を行うブレーキ装置と、
前記ケースに取り付けられ、前記遊星キャリアを回転可能に軸支するベアリングと、
を有するショベルであって、
前記スプラインは、前記遊星キャリアが前記ケース内で移動した際、前記ブレーキ板との係合を維持する長さとされていることを特徴とするショベルが提供される。

本発明のある態様によると、キャリア部材が移動してもブレーキ板はスプラインから離脱しないため、キャリア部材の移動に拘らず出力軸の制動を確保することができる。

本発明の一実施形態であるショベルの側面図である。 本発明の一実施形態である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。 旋回駆動装置の上面図である。 図４におけるＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 旋回駆動装置のメカニカルブレーキ近傍を拡大して示す断面図である。

次に、添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。

なお、添付の全図面の中の記載で、同一又は対応する部材又は部品には、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、特に指定しない限り、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的としない。したがって、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定することができる。

また、以下説明する実施形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施形態に記述される全ての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１は、本発明のある実施形態であるショベル１００を示している。

ショベル１００は、下部走行体１の上部に旋回機構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は、エンジンルーム３ａ、ブーム４、アーム５、バケット６、及びキャビン１０等が設けられている。

ブーム４は先端にアーム５が取り付けられており、アーム５は先端にバケット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。

キャビン１０は、運転者に操作される操作装置２６（図２参照）等が配設されている。なお、エンジンルーム３ａにはエンジン等の動力源が搭載されている。

また、本実施形態に係るショベル１００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、いわゆるハイブリッド式のショベルを例に挙げている。しかしながら、本発明は、後述するメカニカルブレーキ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、また油圧モータにより旋回機構２を駆動する油圧式のショベルについて適用が可能なものである。

図２は、ショベル１００の駆動系の構成を示すブロック図である。なお、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している。

ショベル１００の駆動系は、エンジン１１、電動発電機１２、メインポンプ１４、パイロットポンプ１５、コントロールバルブ１７、操作装置２６、コントローラ３０、旋回駆動装置４０、及び蓄電系１２０等を有している。

エンジン１１と電動発電機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の出力軸は、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及びパイロットポンプ１５は、いずれも油圧ポンプである。

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。

前記のように本実施形態では、ハイブリッド式のショベル１００を例に挙げている。コントロールバルブ１７は、ハイブリッド式ショベル１００における油圧系の制御を行う。よってコントロールバルブ１７には、高圧油圧ラインを介して下部走行体用の油圧モータ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等が接続されている。

電動発電機１２は、インバータ１８を介して蓄電系１２０と接続されている。蓄電系１２０は、蓄電器としてのキャパシタ（蓄電装置）を有している。また蓄電系１２０は、旋回駆動装置４０と接続されている。

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、及び旋回減速機２４等を有している。蓄電系１２０は、インバータ２０を介して旋回用電動機２１と接続されている。また旋回用電動機２１の出力軸２１ｂは、レゾルバ２２及び旋回減速機２４と接続されている。さらに、旋回減速機２４の出力軸２４Ａは、メカニカルブレーキ２３に接続されている。

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として機能する。またメカニカルブレーキ２３は、上部旋回体３に機械的にブレーキを掛けるブレーキ装置として機能する。

操作装置２６は、レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、ペダル２６Ｃを有している。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ている。また圧力センサ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る。このコントローラ３０は、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所定の駆動制御を実行する。

具体的には、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、この信号に基づき旋回用電動機２１の駆動制御を行う。この際、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運転者が操作装置２６を操作した操作量を表す信号となる。

またコントローラ３０は、電動発電機１２の運転制御を行う。ここで電動発電機１２の運転制御とは、電動（アシスト）運転又は発電運転の切り替えを行う制御をいう。

さらにコントローラ３０は、蓄電系１２０に設けられたキャパシタの充放電制御を行う。具体的には、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、及び旋回用電動機２１の運転状態に基づいて、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り替え制御を行う。

本実施形態では、電動発電機１２の運転状態として、電動（アシスト）運転状態と、発電運転状態の二つの運転状態を有する。また旋回用電動機２１の運転状態としては、力行運転と、回生運転の二つの運転状態を有する。なお、コントローラ３０は、後述するようにキャパシタに充電する量（充電電流又は充電電力）の制御も行う。

上述の駆動系を有するショベル１００は、上部旋回体３を旋回駆動する際、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を駆動する。旋回用電動機２１の出力軸２１ｂの回転力は、旋回減速機２４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であるショベル１００に搭載される旋回駆動装置４０のブロック図である。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、及び出力軸４０Ａ等を有している。

旋回用電動機２１は、電動モータである。旋回減速機２４は、旋回用電動機２１の出力軸側に接続されている。この旋回減速機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段構成を有している。この第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ている。

第１段の第１旋回減速機２４−１は、旋回用電動機２１に組み付けられている。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が設けられている。

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に組み付けられている。さらに、第３段の第３旋回減速機２４−３は、第２旋回減速機２４−２に組み付けられている。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〜図６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６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の近傍を拡大して示す断面図である。

図４及び図５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等を有した遊星歯車機構で構成される。また図５に示すように、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等を有した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等を有する遊星歯車機構で構成される。

第１旋回減速機２４−１は、第１ギヤケース５０及び第２ギヤケース５２の内部に収納されている。

太陽歯車４２は、旋回用電動機２１の出力軸２１ｂに固定されている。この太陽歯車４２には、本実施形態では３つの遊星歯車４４がそれぞれ噛合（係合）している。

各遊星歯車４４は、遊星キャリア４６に立設されたピン４４ａに回転可能に軸承されている。また各遊星歯車４４は、第１ギヤケース５０の内面に形成された内歯歯車４８に噛合している。

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に固定されている。よって、内歯歯車４８（第１ギヤケース５０）は自ら回転することはできない。
一方、 遊星キャリア４６の下部は、第１旋回減速機２４−１の出力軸となる。この出力軸となる遊星キャリア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、ベアリング５６を介して回転可能に軸承されている。

なお、上述の第１旋回減速機２４−１は、潤滑油ＬＢ１により潤滑される。具体的には、第１旋回減速機２４−１は旋回用電動機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密閉空間を有しており、この密閉空間内には潤滑油ＬＢ１（図５及び図６に細かいドットで示す）が充填されている。よって第１旋回減速機２４−１は、潤滑油ＬＢ１により潤滑される構成となっている。

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に噛合している。よって、内歯歯車４８が形成された第１ギヤケース５０は、遊星歯車４４の回転力により回転しようとする。

ところが第１ギヤケース５０は、前記のように旋回用電動機２１のエンドプレート２１ａに固定されているため回転することはできない。これに対して遊星キャリア４６は、第２ギヤケース５２に対して回転可能な構成とされている。

その結果、遊星歯車４４の回転力は遊星キャリア４６を回転させる力として作用し、これにより遊星キャリア４６は回転する。これにより、旋回用電動機２１の出力軸２１ｂの回転は第１旋回減速機２４−１で減速され、遊星キャリア４６から出力される。

なお本実施形態では、太陽歯車４２、各遊星歯車４４、及び内歯歯車４８は、はすば歯車で構成されている。この構成により、第１旋回減速機２４−１を構成する核歯車４２，４４，４８等において騒音や振動が発生することを低減できると共に、各歯のかみ合いの円滑化を図ることができる。

次に、第２旋回減速機２４−２について説明する。第２旋回減速機２４−２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に固定されている。この太陽歯車８２は、複数の遊星歯車８４と噛合している。さらに遊星歯車８４は、第３ギヤケース５４の内壁に形成された内歯歯車８８と噛合している。よって遊星歯車８４は、太陽歯車８２と内歯歯車８８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を有している。この各遊星歯車８４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。この遊星キャリア８６は、第２旋回減速機２４−２の出力軸を構成する。

次に、第３旋回減速機２４−３について説明する。第３旋回減速機２４−３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に固定されている。この遊星キャリア８６は、複数の遊星歯車１０４と係合する。さらに遊星歯車１０４は、第３ギヤケース５４の内壁に形成された内歯歯車１０８と噛合している。よって遊星歯車１０４は、太陽歯車１０２と内歯歯車１０８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を有している。この各遊星歯車１０４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。この遊星キャリア１０６は、第３旋回減速機２４−３の出力軸４０Ａを構成する。

本実施形態では、第３旋回減速機２４−３は最終段の減速器である。よって第３旋回減速機２４−３の出力軸４０Ａは、旋回減速機２４の出力軸４０Ａとなる。

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で密閉される密閉空間を有している。この密閉空間内には、潤滑油ＬＢ２（図５及び図６に粗いドットパターンで示す）が充填されている。

また、この密閉空間内には、第２及び第３旋回減速機２４−２，２４−３を構成する各歯車が収納されている。よって、第２及び第３旋回減速機２４−２，２４−３を構成する各歯車は、潤滑油ＬＢ２により潤滑される。

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。

なお本実施形態では、第２及び第３旋回減速機２４−２，２４−３を構成する各歯車として平歯車を用いている。これは、第２及び第３旋回減速機２４−２，２４−３を構成する歯車は、第１旋回減速機２４−１を構成する歯車に比べ回転速度が低く、騒音レベル及び振動レベルも低いためである。なお、第２及び第３旋回減速機２４−２，２４−３を構成する各歯車を第１旋回減速機２４−１と同様にはすば歯車とすることも可能である。

次に、メカニカルブレーキ２３について説明する。

メカニカルブレーキ２３は、ブレーキディスク６０とブレーキプレート６２を有するディスクブレーキである。このメカニカルブレーキ２３は、固定部である第２ギヤケース５２と遊星キャリア４６との間に設けられている。

ブレーキディスク６０は円盤形状を有しており、中央には遊星キャリア４６が挿入される孔が形成されている。またこの孔の内周には、スプライン歯が形成されている。

遊星キャリア４６の外周部（ブレーキディスク６０が装着される部分）には、スプライン７０が形成されている。このスプライン７０は、遊星キャリア４６の外周に上下方向（図５及び図６に矢印Ｚ１，Ｚ２で示す方向）に延出するよう形成されている。

なお以下の説明において、遊星キャリア４６から旋回用電動機２１に向かう方向を上方（矢印Ｚ１方向）といい、遊星キャリア４６から旋回用電動機２１に向かう方向に対して反対方向を下方（矢印Ｚ２方向）というものとする。

ブレーキディスク６０に形成されたスプライン歯は、遊星キャリア４６に形成されたスプライン７０と係合するよう構成されている。よって、ブレーキディスク６０が遊星キャリア４６に取り付けられた状態において、ブレーキディスク６０と遊星キャリア４６はスプライン接続された構造となる。

このようにブレーキディスク６０と遊星キャリア４６がスプライン接続された状態では、ブレーキディスク６０は遊星キャリア４６から回転半径方向外側に向けて延在した状態となる。またブレーキディスク６０は、遊星キャリア４６に対して回転はできないが、遊星キャリア４６の軸方向（矢印Ｚ１，Ｚ２方向）には移動可能な状態となる。

ブレーキプレート６２は、ブレーキディスク６０の上下両側に配設されている。ブレーキプレート６２も円盤形状を有している。またブレーキプレート６２の外周には、スプライン歯が形成されている。

第２ギヤケース５２の環状の内壁部（ブレーキプレート６２が装着される部分）には、スプライン７２が形成されている。このスプライン７２は、第２ギヤケース５２の内壁に上下方向（図５及び図６に矢印Ｚ１，Ｚ２で示す方向）に延出するよう形成されている。

ブレーキプレート６２に形成されたスプライン歯は、第２ギヤケース５２に形成されたスプライン７２と係合するよう構成されている。よって、ブレーキプレート６２が第２ギヤケース５２に取り付けられた状態において、ブレーキプレート６２と第２ギヤケース５２はスプライン接続された構造となる。

このようにブレーキプレート６２と第２ギヤケース５２がスプライン接続された状態では、ブレーキプレート６２は第２ギヤケース５２から回転半径方向内側に向けて延在した状態となる。またブレーキプレート６２は、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（矢印Ｚ１，Ｚ２方向）には移動可能な状態となる。

また、ブレーキプレート６２の上方は、ピストン６４が、遊星キャリア４６の軸方向（矢印Ｚ１，Ｚ２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により押圧されて常に上方のブレーキプレート６２に押し付けられている。なお、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。

前記のように、ブレーキディスク６０及びブレーキプレート６２は、いずれも遊星キャリア４６の軸方向に移動可能である。そのため、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。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により、メカニカルブレーキ２３にはブレーキディスク６０の回転を阻止しようとするブレーキ力が発生する。

前記のように、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構成とされている。このため、ブレーキディスク６０に作用するブレーキ力は、遊星キャリア４６の回転を停止させるブレーキ力（制動力）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が形成されている。また油圧空間６８には、ブレーキ解除ポート６９が接続されている。さらに、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が配置されており、油圧空間６８内の作動油が漏れ出ないようシールしている。

ブレーキ解除ポート６９は、操作装置２６に接続されている。そして、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は油圧により押し上げられる。これにより、ブレーキプレート６２を押圧する力がなくなり、メカニカルブレーキ２３はブレーキ解除された状態となる。

なお上記構成とされたメカニカルブレーキ２３は、上部旋回体３の旋回時にはブレーキが解除され、上部旋回体３の停止時にはブレーキが作動した状態となるよう制御される。

ここで、上記構成とされた旋回駆動装置４０において、第１ギヤケース５０及び第２ギヤケース５２内で発生する遊星キャリア４６の軸方向（矢印Ｚ１，Ｚ２方向）に対する移動について考察する。

遊星キャリア４６は、旋回駆動装置４０に経時劣化等が発生してない状態（以下、正常状態という）においては、ベアリング５６等により位置規制されることにより、第１ギヤケース５０及び第２ギヤケース５２内の所定装着位置に位置している。

しかしながら、ショベル１００を長時間使用することにより、ベアリング５６に経時劣化が発生するおそれがある。ベアリング５６に経時劣化が発生した状態とは、例えばベアリング５６が遊星キャリア４６を回転可能に支持する機能を維持しつつも、遊星キャリア４６を正常位置に位置規制することができなくなった状態をいう。

ベアリング５６に経時劣化が発生した場合、遊星キャリア４６は第１及び第２ギヤケース５０，５２の内部において、正常位置から遊星キャリア４６の軸方向（矢印Ｚ１，Ｚ２方向）に移動するおそれがある。

一方、ショベル１００は過酷な環境下で使用されるものであり、作業時において上部旋回体３及びこれに設けられた各構成物（例えば、ブーム４、アーム５、バケット６等）に大きな外力が印加されるおそれがある。この外力が旋回駆動装置４０に印加された場合、遊星キャリア４６が軸方向（矢印Ｚ１，Ｚ２方向）に移動するおそれがある。特に、ベアリング５６に経時劣化が発生した状態で、上記のような大きな外力が印加された場合には遊星キャリア４６の軸方向に対する移動量は大きくなる。

遊星キャリア４６が移動すると、ブレーキディスク６０がスプライン７０から離脱した状態となり、メカニカルブレーキ２３による遊星キャリア４６（出力軸４０Ａ）の制動が適正に行われなくなるおそれがある。

次に、第１及び第２ギヤケース５０，５２の内部において、遊星キャリア４６が軸方向に移動する移動範囲について、主に図５及び図６を用いて考察する。

まず、遊星キャリア４６が上方向に移動する場合の移動範囲について考察する。遊星キャリア４６の上方向に対する移動が規制されるのは、遊星キャリア４６の上方の面（以下、キャリア上面という）が、遊星キャリア４６の上方に配設された構成物（以下、上部構成物という）と当接（接触）した場合である。

このキャリア上面と上部構成物とが当接する位置は、キャリア上面と上部構成物との隙間距離が最も小さい位置（以下、上方最少隙間位置という）である。そこで、旋回駆動装置４０において、上方最少隙間位置を求める。以下の説明では、出力軸２１ｂの下端部と遊星キャリア４６の上面とが対向する位置が上方最少隙間位置であり、その最少隙間距離はＣであったとする（図６参照）。

続いて、遊星キャリア４６が下方向に移動する場合の移動範囲について考察する。遊星キャリア４６の下方向に対する移動が規制されるのは、遊星キャリア４６の下方の面（以下、キャリア下面という）が、遊星キャリア４６の下方に配設された構成物（以下、下部構成物という）と当接（接触）した場合である。

このキャリア下面と下部構成物とが当接する位置は、キャリア下面と下部構成物との隙間距離が最も小さい位置（以下、下方最少隙間位置という）である。そこで、旋回駆動装置４０において、下方最少隙間位置を求める。以下の説明では、ベアリング５６の近傍において遊星キャリア４６の下面と第２ギヤケース５２の上面とが対向する位置が上方最少隙間位置であり、その最少隙間距離はＥであったとする（図６参照）。

上記した例のように上方最少隙間位置における最少隙間距離がＣであり、上方最少隙間位置における最少隙間距離はＥである場合、遊星キャリア４６は第１及び第２ギヤケース５０，５２の内部において、上方向（矢印Ｚ１方向）には距離Ｃだけ移動可能であり、また下方向（矢印Ｚ２方向）には距離Ｅだけ移動可能である。即ち、この距離Ｃと距離Ｅを加算した距離が、第１及び第２ギヤケース５０，５２内における遊星キャリア４６の移動範囲となる。

遊星キャリア４６の移動に拘らずメカニカルブレーキ２３を機能させる（制動処理を行う）には、遊星キャリア４６が移動範囲内で移動しても、ブレーキディスク６０及びブレーキプレート６２がスプライン７０，７２から離脱しないよう構成すればよい。

そこで本実施形態では、上部旋回体３の旋回停止時において、複数積層されるブレーキディスク６０の内、最も下方に位置するブレーキディスク６０からスプライン７０の下端部までの距離（図では矢印Ｄで示す距離）が、上記の上方最少隙間位置における最少隙間寸法（図では矢印Ｃで示す寸法）と同一か、それよりも大きくなるよう設定している（Ｄ≧Ｃ）。

よって本実施形態では、スプライン７０の長さを遊星キャリア４６が第１及び第２ギヤケース５０，５２の内部で移動しても、ブレーキディスク６０がスプライン７０から離脱しない長さに設定している。

具体的には、複数積層されるブレーキディスク６０の内で最も下方に位置するブレーキディスク６０からスプライン７０の端部までの寸法は、遊星キャリア４６の上方への移動範囲と同じかそれ以上の寸法に設定している。よって、遊星キャリア４６が軸方向に移動しても、ブレーキディスク６０がスプライン７０から離脱するようなことはない。

また本実施形態では、上部旋回体３の旋回停止時において、複数積層されるブレーキディスク６０の内、最も上方に位置するブレーキディスク６０からスプライン７０の上端部までの距離（図では矢印Ｆで示す距離）が、上記の上方最少隙間位置における最少隙間寸法（図では矢印Ｅで示す寸法）と同一か、それよりも大きくなるよう設定している（Ｆ≧Ｅ）。

よって本実施形態では、最上方に位置するブレーキディスク６０よりも上方に延出するスプライン７０の寸法は、遊星キャリア４６の下方向への移動範囲と同じかそれ以上の寸法となっている。このため遊星キャリア４６の下方向の移動においても、ブレーキディスク６０がスプライン７０から離脱するようなことはない。

なお、第２ギヤケース５２に形成されたスプライン７２に取り付けられたブレーキプレート６２は、上部に設けられているピストン６４により、スプライン７０からの離脱が防止されている。

このように本実施形態のショベル１００では、スプライン７０の長さは、遊星キャリア４６が第１及び第２ギヤケース５０，５２の内部で移動しても、ブレーキディスク６０，６２がスプライン７０，７２から離脱しない長さに設定されているため、上部旋回体３をメカニカルブレーキ２３により確実に制動することができる。

また、万が一にベアリング５６が損傷したような場合であっても、ブレーキディスク６０，６２はスプライン７０，７２に噛合（係合）した状態を維持する。よって、ベアリング５６が損傷したような場合であっても、上部旋回体３をメカニカルブレーキ２３により確実に制動することができる。

なお上記した実施形態では、上方最少隙間位置が出力軸２１ｂの下端部と遊星キャリア４６の上面とが対向する位置であり、下方最少隙間位置が遊星キャリア４６の下面と第２ギヤケース５２の上面とが対向する位置である例について説明した。しかしながら、上方最少隙間位置及び下方最少隙間位置は、本実施形態に示した位置に限定されるものではない。

即ち、旋回駆動装置４０はショベルの種類（例えば、大型化機か小型機か等）により種々のタイプを有しており、これに伴い旋回駆動装置内における上方最少隙間位置及び下方最少隙間位置は種々異なる位置となる。よって、上方最少隙間位置及び下方最少隙間位置は、旋回駆動装置毎に個別に判断する必要がある。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上記した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・変更が可能なものである。

１ 下部走行体
１Ａ、１Ｂ 油圧モータ
２ 旋回機構
３ 上部旋回体
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
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
４６、８６、１０６ 遊星キャリア
４８、８８、１０８ 内歯歯車
５０ 第１ギヤケース
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
６２ ブレーキプレート
６４ ピストン
６６ スプリング
７０、７２ スプライン７０
１２０ 蓄電系

Claims (3)

1. 旋回体を駆動する駆動源と、
   太陽歯車と、遊星歯車と、内歯歯車と、前記遊星歯車を支持する遊星キャリアとをケースの内部に配設した歯車減速機と、
   前記遊星キャリアに形成されたスプラインと、
   前記スプラインと係合するブレーキ板を有し、前記ブレーキ板を介して前記遊星キャリアの回転制動を行うブレーキ装置と、
   前記ケースに取り付けられ、前記遊星キャリアを回転可能に軸支するベアリングと、
   を有するショベルであって、
   前記スプラインは、前記遊星キャリアが前記ケース内で移動した際、前記ブレーキ板との係合を維持する長さとされていることを特徴とするショベル。
2. 前記遊星キャリアから前記駆動源に向かう方向を上方とした場合、
   前記スプラインは、
   前記ブレーキ板の前記スプラインとの係合位置と前記スプラインの下端部との距離が、前記ケースの上方において前記遊星キャリアと前記ケースの間に形成される最少隙間よりも長く設定され、且つ、前記ブレーキ板の前記スプラインとの係合位置と前記スプラインの上端部との距離が、前記ケースの下方において前記遊星キャリアと前記ケースの間に形成される最少隙間よりも長く設定されていることを特徴とする請求項１記載のショベル。
3. 前記遊星キャリアは、前記ベアリングの劣化状態によっては、軸方向に移動可能に前記ベアリングにフローティング支持されていることを特徴とする請求項１又は２記載のショベル。

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