CN104246083B - 工程机械的驱动装置 - Google Patents

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Abstract

工程机械的驱动装置包括：使马达的旋转力减速，并将该减速后的旋转力传递至被驱动部的减速机；以及产生对抗所述减速机传递至所述被驱动部的旋转力的制动力的制动机构，其中，所述减速机包括：设置在壳体内的旋转轴；以及设置在所述壳体内的至少一级行星齿轮式的减速部，其中，所述减速部具有太阳轮、内齿圈、与所述太阳轮和所述内齿圈啮合的行星齿轮以及支撑所述行星齿轮以使所述行星齿轮旋转自如的支座，所述制动机构具有：以与所述支座一体旋转的状态设置于所述支座的外周部的旋转轴侧制动板；设置在所述壳体的壳体侧制动板；以及通过使所述旋转轴侧制动板和所述壳体侧制动板彼此压接从而产生所述制动力的制动活塞。

Description

工程机械的驱动装置
技术领域
本发明涉及一种在液压挖掘机、混合动力挖掘机等工程机械中驱动上部回转体等被驱动部的驱动装置。
背景技术
以挖掘机的回转驱动装置为例说明背景技术。
挖掘机包括：履带式的下部行走体；以垂直于地面的轴为中心回转自如地搭载于下部行走体上的上部回转体；以及安装于该上部回转体的作业附属装置。
挖掘机的回转驱动装置用于使上部回转体回转。回转驱动装置包括：作为驱动源的液压马达或电动马达；以及具有使马达的旋转力减速的齿轮减速机构且将该齿轮减速机构减速后的旋转力传递至作为被驱动部的上部回转体的减速机。
马达和减速机以彼此的旋转轴一致的状态在回转驱动装置的轴向上排列设置。马达和减速机以马达配置于减速机的上侧的纵置姿势安装于上框架。
减速机是具有设置在该减速机的旋转轴的周围的太阳轮、多个行星齿轮以及内齿圈的行星齿轮式的减速机。减速机的输出被传递至上部回转体，由此上部回转体回转。
一般的回转驱动装置具有以上的结构，而在下述专利文献1中公开了在减速机内设置制动机构的回转驱动装置。
该专利文献1公开的回转驱动装置的减速机包括在该减速机的旋转轴的轴向上排列的多个减速部。设置在该减速机内的制动机构具有：在相邻的减速部间的位置设置于旋转轴的旋转轴侧制动板；设置在壳体的内周部的壳体侧制动板；以及制动活塞。并且，通过制动活塞的按压力，旋转轴侧制动板和壳体侧制动板彼此压接，从而向减速机的旋转轴赋予制动力。
在该专利文献1公开的回转驱动装置中，制动机构安装在相邻的减速部之间，因此，旋转轴的轴向上的减速机的尺寸变大，其结果，所述轴向上的回转驱动装置整体的尺寸变大。在如挖掘机那样的工程机械中，出于在回转驱动装置的上方布设液压配管等的理由，对回转驱动装置的全长施以限制，因此，若如上所述地回转驱动装置的轴向尺寸变大，则发生难以将回转驱动装置组装于工程机械等的问题。
此外，在利用制动板间的摩擦力来对旋转轴进行制动的盘式制动机构中，为了提高制动性能，要求尽量使从旋转轴的中心至制动板之间的摩擦点为止的距离(以下，称为制动有效半径)大。为了回应该要求，在专利文献1中，在旋转轴的外周部安装圆板状的制动连接部，而且在该制动连接部的外周部安装旋转轴侧制动板，从而使制动有效半径扩大。
然而，在该结构中，零件个数增加，制动机构所需成本增大，并且，制动机构的组装性变差。此外，也可以考虑通过扩大旋转轴侧制动板本身的外径，在将旋转轴侧制动板直接安装于旋转轴的情况下增大制动有效半径，但在该情况下，也无法消除有关制动机构所需的成本以及制动机构的组装性的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开公报特开2007-39990号
发明内容
本发明的目的在于减小工程机械的驱动装置的轴向尺寸，并且提高制动机构的制动性能，而且抑制制动机构所需的成本并提高制动机构的组装性。
本发明所涉及的工程机械的驱动装置，包括：马达，作为驱动源；减速机，使所述马达的旋转力减速，并将该减速后的旋转力传递至被驱动部；以及制动机构，产生对抗所述减速机传递至所述被驱动部的旋转力的制动力，其中，所述减速机包括：壳体；设置在所述壳体内的旋转轴；以及设置在所述壳体内的至少一级的行星齿轮式的减速部，其中，所述减速部具有：太阳轮；以包围所述太阳轮的外侧的方式设置的内齿圈；与所述太阳轮和所述内齿圈啮合并基于所述太阳轮的旋转而旋转的行星齿轮；以及支撑所述行星齿轮以使所述行星齿轮旋转自如的支座，所述制动机构具有：以与所述支座一体旋转的状态设置于所述支座的外周部的旋转轴侧制动板；设置在所述壳体的壳体侧制动板；以及通过使所述旋转轴侧制动板和所述壳体侧制动板彼此压接从而产生所述制动力的制动活塞。
附图说明
图1是本发明的一实施方式所涉及的回转驱动装置的局部剖面侧视图。
图2是图1的局部放大图。
具体实施方式
本发明的实施方式示出在挖掘机的回转驱动装置中适用本发明的结构的例子。但是，本发明也同样能适用于与回转驱动装置一样马达和减速机以彼此的旋转轴的中心一致的状态排列设置在驱动装置的轴向上且在减速机内设置制动机构的其他驱动装置。此外，本发明也同样能适用于挖掘机以外的工程机械的驱动装置。
如图1所示，本发明的一实施方式的回转驱动装置包括：作为驱动源的马达1；以及使马达1的旋转力减速，并将该减速后的旋转力传递至作为被驱动部的上部回转体的减速机2。
马达1是液压马达或电动马达。马达1包括马达外壳3。减速机2包括筒状的减速机壳体4。以下，将减速机壳体4简称为壳体4。马达1和减速机2以马达1配置在减速机2的上侧且马达1的旋转轴的中心与减速机2的旋转轴的中心一致的纵置的状态，并通过马达外壳3和壳体4使用螺栓互相紧固而被连接。
减速机2包括：输出由该减速机2减速后的旋转力的减速输出轴5；以及支撑减速输出轴5的轴支撑部6。轴支撑部6安装于壳体4的下端部。轴支撑部6支撑减速输出轴5，以使该减速输出轴5旋转自如。轴支撑部6具有：安装于壳体4的下端部的中空的支撑部壳6a；以及设置在支撑部壳6a的内部，以使减速输出轴5旋转自如的方式支持该减速输出轴5的两个轴承6b。支撑部壳6a使用多个安装螺栓8紧固于上部回转体的上框架7上。
此外，减速机2包括：设置在壳体4内的第一旋转轴17和第二旋转轴18；以及设置在壳体4内的三级行星齿轮式的减速部。
第一旋转轴17以与马达1的旋转轴即马达轴16同轴的方式设置在马达轴16的下方，第二旋转轴18以与第一旋转轴17同轴的方式设置在第一旋转轴17的下方。此外，减速输出轴5以与第二旋转轴18同轴的方式设置在第二旋转轴18的下方。
减速机2所具备的三级减速部由排列设置在减速机2的旋转轴17、18的轴向上的第一级减速部9、第二级减速部10以及第三级减速部11构成。这些减速部9、10、11中第一级减速部9为对最高速的旋转力(马达1的旋转力)进行减速的最高速级减速部。第二级减速部10对由第一级减速部9减速后的旋转力进一步减速，第三级减速部11对由第二级减速部10减速后的旋转力进一步减速。
第一级减速部9具有第一太阳轮S1、第一行星齿轮P1、第一内齿圈R1以及第一支座(spider)12。第二减速部10具有第二太阳轮S2、第二行星齿轮P2、第二内齿圈R2以及第二支座13。第三减速部11具有第三太阳轮S3、第三行星齿轮P3、第三内齿圈R3以及第三支座14。
第一太阳轮S1以与马达轴16同轴的方式安装于该马达轴16。第一内齿圈R1以包围第一太阳轮S1的径向外侧的方式被设置，且间接固定于壳体4。第一行星齿轮P1设置在第一太阳轮S1的径向外侧且第一内齿圈R1的径向内侧，并与第一太阳轮S1和第一内齿圈R1啮合。第一支座12支撑第一行星齿轮P1以使该第一行星齿轮P1旋转自如，且与第一旋转轴17的外周部花键联接。据此，第一支座12以能够与第一旋转轴17一体旋转的状态安装于第一旋转轴17。第一行星齿轮P1基于第一太阳轮S1的旋转而自传并公转。据此，第一级减速部9使马达1的马达轴16的旋转力减速，并将该减速后的旋转力从第一支座12传递至第一旋转轴17。
第二太阳轮S2以与第一旋转轴17同轴的方式安装于该第一旋转轴17。第二内齿圈R2以包围第二太阳轮S2的径向外侧的方式被设置，且设置在壳体4的内周部，具体而言设置在后述的第三分割壳体4c的内周部。第二行星齿轮P2设置在第二太阳轮S2的径向外侧且第二内齿圈R2的径向内侧，并与第二太阳轮S2和第二内齿圈R2啮合。第二支座13支撑第二行星齿轮P2以使该第二行星齿轮P2旋转自如，且与第二旋转轴18的外周部花键联接。据此，第二支座13以能够与第二旋转轴18一体旋转的状态安装于第二旋转轴18。第二行星齿轮P2基于第二太阳轮S2的旋转而自传并公转。据此，第二减速部10使第一旋转轴17的旋转力减速，并将该减速后的旋转力从第二支座13传递至第二旋转轴18。
第三太阳轮S3以与第二旋转轴18同轴的方式安装于该第二旋转轴18。第三内齿圈R3以包围第二太阳轮S2的径向外侧的方式被设置，且设置在壳体4的内周部，具体而言设置在后述的第三分割壳体4c的内周部。第三行星齿轮P3设置在第三太阳轮S3的径向外侧且第三内齿圈R3的径向内侧，并与第三太阳轮S3和第三内齿圈R3啮合。第三支座14支撑第三行星齿轮P3以使该第三行星齿轮P3旋转自如，且与减速输出轴5的上端部的外周部花键联接。据此，第三支座14以能够与减速输出轴5一体旋转的状态安装于减速输出轴5。第三行星齿轮P3基于第三太阳轮S3的旋转而自传并公转。据此，第三减速部11使第二旋转轴18的旋转力减速，且将该减速后的旋转力从第三支座14传递至减速输出轴5，减速输出轴5旋转。如果减速输出轴5旋转，设置在减速输出轴5的下端部的小齿轮15与图略的回转齿轮(内齿圈)啮合并旋转，由此，回转驱动装置整体回转，并且，与回转驱动装置的支撑部壳6a连接的作为被驱动部的上部回转体的上框架7回转。
此外，壳体4具有第一分割壳体4a、第二分割壳体4b、第三分割壳体4c。这些分割壳体4a、4b、4c在减速机2的轴向(旋转轴17、18的轴向)上以该顺序排列设置。分割壳体4a、4b、4c中相邻的壳体分别通过螺栓连接而形成壳体4。第一级减速部9和制动机构19设置在共用的分割壳体、即第一分割壳体4a和第二分割壳体4b的内部。第二级减速部10和第三级减速部11设置在第三分割壳体4c的内部。
本实施方式的回转驱动装置具备盘式且负式的制动机构(disc-type negativebrake mechanism)19，该制动机构19产生对抗减速机2传递至作为被驱动部的上部回转体的旋转力的制动力。该制动机构19设置于减速机2内。并用图1和将图1的一部分放大的图2详述制动机构19的结构。
制动机构19包括：被弹簧20向下按压(压靠)的环状的制动活塞21；在马达1旋转时被导入液压的压力室22；以及被设置在制动活塞21的下方的多个旋转轴侧制动板23和多个壳体侧制动板24。
旋转轴侧制动板23和壳体侧制动板24被设置成在上下方向上交替重合。旋转轴侧制动板23呈环状。旋转轴侧制动板23是独立于第一级减速部9的第一支座12的部件，且与第一支座12的外周部花键联接，由此能够与第一支座12一体旋转且能够相对于第一支座12上下移动。
另一方面，壳体侧制动板24与第二分割壳体4b的内周部花键联接。据此，壳体侧制动板24以不能相对于第二分割壳体4b旋转且能够相对于第二分割壳体4b上下移动的状态安装于第二分割壳体4b。
制动活塞21通过使旋转轴侧制动板23和壳体侧制动板24彼此压接，由此产生制动力(阻力)。具体而言，在马达1的旋转停止时，利用制动活塞21的按压力，相邻的旋转轴侧制动板23与壳体侧制动板24如图所示那样彼此压接从而产生制动力，基于该产生的制动力，第一旋转轴17以至第二旋转轴18以及减速输出轴5的旋转被制动，这些轴17、18、5不能旋转。另一方面，在马达1旋转时，液压被导入压力室22而制动活塞21上升，其结果，相邻的旋转轴侧制动板23与壳体侧制动板24之间的压接被解除而不产生制动力。据此，第一旋转轴17、第二旋转轴18以及减速输出轴5的制动被解除。
根据本实施方式的回转驱动装置，能够获得以下的效果。
(I)在本实施方式的回转驱动装置中，旋转轴侧制动板23以能够与第一支座12一体旋转的状态设置于第一支座12的外周部，该第一支座12以使第一级减速部9的行星齿轮P旋转自如的方式支撑该行星齿轮P。换言之，将第一支座12用作为制动机构19的旋转轴侧制动板23的基体(base member)。因此，能够缩小只为制动机构19而所需的轴向空间，其结果，能够缩小回转驱动装置的轴向全长。
(II)基于旋转轴侧制动板23与壳体侧制动板24之间的摩擦而产生的制动转矩基本上用制动有效半径、摩擦系数以及相对于旋转轴侧制动板23的壳体侧制动板24的按压力的乘积来表示。即，制动有效半径越大，制动转矩就越大。在本实施方式的回转驱动装置中，在具有恒定的半径的环状部件即第一支座12的外周部设置有旋转轴侧制动板23，因此，能够增大该制动板23的制动有效半径。因此，能够确保制动机构19的高的制动性能。而且，无需像以往的回转驱动装置那样追加制动连接部那样的独立部件或将制动板本身设定为大径，从而能够抑制制动机构19所需的成本，并且，能够提高制动机构19的组装性。
(III)由于旋转轴侧制动板23被形成为与第一支座12独立的环状的部件，且与第一支座12的外周部花键联接，因此，相比于旋转轴侧制动板与支座一体成型而构成支座的一部分的情况相比，制动机构19的组装性变得良好，并且，伴随旋转轴侧制动板23的磨耗的旋转轴侧制动板23的更换以及伴随旋转轴侧制动板23的个数的增减的调节变得容易。
(IV)从第一旋转轴17的中心至旋转轴侧制动板23与第一支座12的花键联接部为止的距离充分大，因此，作用于花键联接部的切线方向的负荷变小。因此，旋转轴侧制动板23与第一支座12的联接部分的必要强度小。
(V)旋转轴侧制动板23设置在第一、第二以及第三级减速部9、10、11中使最高速的旋转力减速的减速部即第一级减速部9的第一支座12的外周部，因此，能够在旋转转矩最小的部分产生制动作用。因此，能够以小的制动转矩获得高的制动效果。
(VI)减速机2的壳体4在轴向上被分割为三个分割壳体4a、4b、4c，且第一级减速部9和制动机构19均被设置在第一分割壳体4a和第二分割壳体4b的内部，因此，包含制动机构19的组装的减速机2的装配作业变得容易。此外，根据驱动装置不同，有时存在减速部只设置有两级且不设置制动机构或在马达轴的周围设置制动机构的情况。在本实施方式的回转驱动装置中，能够将第一级减速部9和制动机构19作为一组而连同分割壳体4a、4b一起装卸，因此，能够容易对应如上所述的情况的规格变更。
[其他实施方式]
(1)在上述实施方式中，以马达1和减速机2上下排列设置的纵置型的驱动装置为例进行了说明，但本发明也可以与上述同样地适用于马达和减速机左右排列设置的横置型的驱动装置。
(2)在上述实施方式中，旋转轴侧制动板23与第一级减速部9的第一支座12的外周部花键联接，但是旋转轴侧制动板也可以通过螺栓连接于第一支座12的外周部，还可以与第一支座12一体成型来构成第一支座12的一部分。此时，旋转轴侧制动板为不能上下移动的被固定的制动板。因此，在此情况下，通过使作为可动制动板的壳体侧制动板24相对于该旋转轴侧制动板的单面压接/离开，从而切换制动工作/制动解除即可。
(3)旋转轴侧制动板23如上述实施方式那样设置在作为最高速级的减速部的第一级减速部9的第一支座12的外周部，由此在制动性能方面有利，但是旋转轴侧制动板也可以设置在第二级减速部10的第二支座13的外周部或第三极减速部11的第三支座14的外周部。
(4)设置在减速机的壳体内的减速部并不一定要限定于三级。例如设置在壳体内的减速部也可以仅为一级。此外，也可以在壳体内设置二级或四级以上的减速部。
[实施方式的概要]
概括所述实施方式则如下所述。
所述实施方式所涉及的工程机械的驱动装置，包括：马达，作为驱动源；减速机，使所述马达的旋转力减速，并将该减速后的旋转力传递至被驱动部；以及制动机构，产生对抗所述减速机传递至所述被驱动部的旋转力的制动力，其中，所述减速机包括：壳体；设置在所述壳体内的旋转轴；以及设置在所述壳体内的至少一级的行星齿轮式的减速部，其中，所述减速部具有：太阳轮；以包围所述太阳轮的外侧的方式设置的内齿圈；与所述太阳轮和所述内齿圈啮合并基于所述太阳轮的旋转而旋转的行星齿轮；以及支撑所述行星齿轮以使所述行星齿轮旋转自如的支座，所述制动机构具有：以与所述支座一体旋转的状态设置于所述支座的外周部的旋转轴侧制动板；设置在所述壳体的壳体侧制动板；以及通过使所述旋转轴侧制动板和所述壳体侧制动板彼此压接从而产生所述制动力的制动活塞。
在该结构中，旋转轴侧的制动板以能够与支座一体旋转的状态设置于支座的外周部，该支座以使减速部的行星齿轮旋转自如的方式支撑该行星齿轮。换言之，将支座用作为制动机构的旋转轴侧制动板的基体。因此，能够缩小只为制动机构而所需的旋转轴的轴向上的空间，其结果，能够缩小驱动装置的轴向全长。而且，在支座的外周部设置有旋转轴侧制动板，因此，能够增大该制动板的制动有效半径。因此，能够确保制动机构的高的制动性能，而且，无需像以往的回转驱动装置那样追加制动连接部那样的独立部件或将制动板本身设定为大径，从而能够抑制制动机构所需的成本，并且，能够提高制动机构的组装性。
在上述工程机械的驱动装置中，优选：所述旋转轴侧制动板是独立于所述支座的环状部件，且与所述支座的外周部花键联接。
根据该结构，与旋转轴侧制动板与支座一体成型来构成支座的一部分的情况相比，制动机构的组装性变得良好，并且，伴随旋转轴侧制动板的磨耗的旋转轴侧制动板的更换以及伴随旋转轴侧制动板的个数的增减的调节变得容易。
此外，在该结构中，能够使从旋转轴的中心至旋转轴侧制动板与支座的花键联接部为止的距离大，因此，作用于花键联接部的切线方向的负荷变小。因此，旋转轴侧制动板与支座的联接部分的必要强度小。
在上述工程机械的驱动装置中，优选：所述减速机包括多级所述减速部，所述旋转轴侧制动板设置在所述多级减速部中对最高速的旋转力进行减速的减速部、即最高速级减速部的所述支座的外周部。
根据该结构，能够在旋转转矩最小的部分产生制动作用。因此，能够以小的制动转矩获得高的制动效果。
此时，优选：所述减速机的所述壳体包含排列在所述旋转轴的轴向上的多个分割壳体，所述最高速级减速部和所述制动机构设置在所述多个分割壳体中共用的分割壳体内。
根据该结构，包含制动机构的组装和减速机的装配作业变得容易。此外，根据驱动装置不同，有时存在减速部只设置有两级且不设置制动机构或在马达轴的周围设置制动机构的情况。在本结构中，能够将最高速级减速部和制动机构作为一组而连同将这些设置在内部的分割壳体一起装卸，因此，能够容易应对此种情况的规格变更。
如以上说明，根据所述实施方式，能够缩小工程机械的驱动装置的轴向尺寸，并且，能够提高制动机构的制动性能，进而能够抑制制动机构所需的成本，并能够提高制动机构的组装性。

Claims (3)

1.一种工程机械的驱动装置，该工程机械具有上部回转体，所述上部回转体包括上框架，所述工程机械的驱动装置的特征在于包括：
马达，作为驱动源；
减速机，使所述马达的旋转力减速，并将该减速后的旋转力传递至被驱动部；以及
制动机构，产生对抗所述减速机传递至所述被驱动部的旋转力的制动力，其中，
所述减速机包括：壳体；设置在所述壳体内的旋转轴；以及设置在所述壳体内的多级的行星齿轮式的减速部，
所述减速机包括：安装于所述减速机的所述壳体的下端部且紧固于所述上框架上的中空的支撑部壳；以及在所述支撑部壳的内部被旋转自如地设置的减速输出轴，其中，
所述旋转轴同轴地设置在所述马达的输出轴的下方，所述减速输出轴同轴地设置在所述旋转轴的下方，
所述减速部具有第一减速部和第二减速部，所述第一减速部具有：第一太阳轮；以包围所述第一太阳轮的外侧的方式设置的第一内齿圈；与所述第一太阳轮和所述第一内齿圈啮合并基于所述第一太阳轮的旋转而旋转的第一行星齿轮；以及支撑所述第一行星齿轮以使所述第一行星齿轮旋转自如的第一支座，所述第一太阳轮安装于所述马达的输出轴，所述第一支座安装于所述旋转轴，
所述第二减速部具有：第二太阳轮；以包围所述第二太阳轮的外侧的方式设置的第二内齿圈；与所述第二太阳轮和所述第二内齿圈啮合并基于所述第二太阳轮的旋转而旋转的第二行星齿轮；以及支撑所述第二行星齿轮以使所述第二行星齿轮旋转自如的第二支座，所述第二太阳轮安装于所述旋转轴，所述第二支座安装于所述减速输出轴，
所述制动机构具有：以与所述第一支座一体旋转的状态设置于所述第一支座的外周部的旋转轴侧制动板；设置在所述壳体的壳体侧制动板；以及通过使所述旋转轴侧制动板和所述壳体侧制动板彼此压接从而产生所述制动力的制动活塞，
所述壳体包含排列在所述旋转轴的轴向上的多个分割壳体，所述第一减速部和所述制动机构设置在所述多个分割壳体中共用的分割壳体内。
2.根据权利要求1所述的工程机械的驱动装置，其特征在于：
所述旋转轴侧制动板是独立于所述第一支座的环状部件，且与所述第一支座的外周部花键联接。
3.根据权利要求1所述的工程机械的驱动装置，其特征在于：
能够将所述第一减速部和所述制动机构作为一组而连同所述共用的分割壳体一起从所述减速机装卸。
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