CN104948675A - 挖土机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种挖土机，其能够限制轮架部件向推力方向的移动。本发明的挖土机具有：减速机，在上部回转体的旋转轴方向上层叠多个齿轮减速机而成，所述齿轮减速机的壳体内部设置有恒星齿轮、行星齿轮、内齿轮以及支承所述行星齿轮的轮架部件；以及移动限制部，设置在多个层叠的所述齿轮减速机内的一齿轮减速机的恒星齿轮与以和该恒星齿轮对置的方式层叠的另一齿轮减速机之间，并限制所述一齿轮减速机的恒星齿轮朝向所述另一齿轮减速机移动，所述移动限制部设置在所述壳体中。

Description

挖土机

技术领域

本申请主张基于2014年3月26日申请的日本专利申请第2014-064651号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

本发明涉及一种具有回转减速机的挖土机。

背景技术

挖土机上设置有回转驱动上部回转体的回转驱动装置。该回转驱动装置在很多情况下通过回转减速机(以下简称为减速机)对来自动力源(液压马达、电动马达等)的动力进行减速，并通过增大的输出转矩使上部回转体回转。

作为该减速机，从紧凑性观点、容易改变减速比的观点等出发，多用将恒星齿轮作为输入要件、将行星齿轮的行星轮架作为输出要件的行星齿轮减速机。并且，为了得到规定的减速比，还多用层叠有多个行星齿轮减速机的多级式减速机(例如专利文献1)。

专利文献1：日本特开2013-227798号公报

但是，行星轮架通过轴承部件(轴承等)被壳体轴支承，由此限制行星轮架向推力方向(轴向)的移动。然而，挖土机是在苛刻的环境下使用的装置，工作时下部行走体及上部回转体上可能会施加有较大的外力。

施加有该外力时，配置在下方的低速行星齿轮减速机上所设置的低速侧恒星齿轮被朝向配置在其上部的高速行星齿轮减速机移动施力。该移动施力经由高速侧的行星轮架施加到轴承部件。由此存在因该移动施力可能导致轴承部件损伤的问题点。

发明内容

本发明的一方式的例示性目的之一在于提供一种防止轴支承轮架部件的轴承部件损伤的挖土机。

根据本发明的一种方式，具有：减速机，在上部回转体的旋转轴方向上层叠多个齿轮减速机而成，所述齿轮减速机的壳体内部设置有恒星齿轮、行星齿轮、内齿轮以及支承所述行星齿轮的轮架部件；以及移动限制部，设置在多个层叠的所述齿轮减速机内的一齿轮减速机的恒星齿轮与以和该恒星齿轮对置的方式层叠的另一齿轮减速机之间，并限制所述一齿轮减速机的恒星齿轮朝向所述另一齿轮减速机移动，

所述移动限制部设置在所述壳体中。

发明效果

根据本发明的一种方式，轮架部件向推力方向的移动受限制，能够防止轴承部件损伤。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的挖土机的侧视图。

图2是表示本发明的一实施方式的驱动系统的结构的框图。

图3是表示本发明的一实施方式的回转驱动装置的结构的框图。

图4是回转驱动装置的俯视图。

图5是沿着图4中的V-V线的剖视图。

图6是放大表示回转驱动装置的移动限制机构的附近的剖视图。

图中：1-下部行走体，1A、1B-液压马达，2-回转机构，3-上部回转体，11-引擎，12-电动发电机，13-变速器，14-主泵，15-先导泵，16-高压液压管路，17-控制阀，18、20-逆变器，21-回转用电动机，21a-端板，21b-输出轴，22-分解器，23-机械制动器，24-回转减速机，24-1-第1回转减速机，24-2-第2回转减速机，25-先导管路，26-操作装置，27a、28-液压管路，30-控制器，40-回转驱动装置，40A-输出轴，42、82-恒星齿轮，44、84-行星齿轮，44a、84a-销，46、86-行星轮架，48、88-内齿轮，50-第1齿轮箱，52-第2齿轮箱，54-第3齿轮箱，56-轴承，57-油封，60-制动盘，61-润滑油流路(缺齿部)，60a-花键齿，62-制动板，64-活塞，66-弹簧，68-液压空间，70、72-花键，120-蓄电系统，130-移动限制部，132-推力板，136-推力垫圈，138-固定用螺栓。

具体实施方式

接着，参考附图，对本发明的非限定性例示的实施方式进行说明。

另外，在所有附图的记载中，对相同或相对应的部件或组件标注相同或相对应的参考符号，并省略重复说明。并且，附图中只要未特别指定，则并不以表示部件或者组件之间的相对比为目的。因此，具体尺寸可以参照以下的非限定性实施方式而由本领域技术人员来确定。

并且，以下说明的实施方式并非对发明进行限定而只是例示，实施方式中记载的所有特征及其组合未必一定是发明的本质特征。

图1是表示本发明的一种实施方式的挖土机。

挖土机的下部行走体1的上部经由回转机构2搭载有上部回转体3。上部回转体3上设置有引擎室3a、动臂4、斗杆5、铲斗6、驾驶室10等。

动臂4的前端安装有斗杆5，斗杆5的前端安装有铲斗6。动臂4、斗杆5以及铲斗6分别通过动臂缸7、斗杆缸8以及铲斗缸9被液压驱动。

驾驶室10中配设有由驾驶员操作的操作装置26(参考图2)等。并且，引擎室3a中搭载有引擎等动力源。

另外，本实施方式所涉及的挖土机例举出所谓混合式挖土机，其具有用于蓄积向回转驱动装置供给的电力的蓄电装置。然而，本发明中，只要是采用了后述的机械制动器的挖土机，则也能够适用于例如从外部电源供给充电电力的电力驱动式挖土机以及通过液压马达驱动回转机构2的液压式挖土机。

图2是表示挖土机的驱动系统的结构的框图。另外，图2中，用双重线表示机械动力系统，用粗实线表示高压液压管路，用虚线表示先导管路，用细实线表示电力驱动/控制系统。

挖土机的驱动系统具有引擎11、电动发电机12、主泵14、先导泵15、控制阀17、操作装置26、控制器30、回转驱动装置40、蓄电系统等。

引擎11和电动发电机12分别与变速器13的两个输入轴连接。变速器13的输出轴上连接有主泵14和先导泵15。主泵14和先导泵15均为液压泵。

主泵14上经由高压液压管路16连接有控制阀17。并且，先导泵15上经由先导管路25连接有操作装置26。

控制阀17进行混合式挖土机中的液压系统的控制。因此，控制阀17上经由高压液压管路连接有下部行走体用液压马达1A、1B、动臂缸7、斗杆缸8、铲斗缸9等。

电动发电机12经由逆变器18与蓄电系统120连接。蓄电系统120具有作为蓄电器的电容器(蓄电装置)。并且，蓄电系统120与回转驱动装置40连接。

回转驱动装置40具有回转用电动机21、分解器22、机械制动器23、回转减速机24等。蓄电系统120经由逆变器20与回转用电动机21连接。并且，回转用电动机21的输出轴21b与分解器22和回转减速机24连接。

回转用电动机21作为用于回转驱动上部回转体3的回转用电动马达发挥作用。并且，机械制动器23作为对上部回转体3机械地施加制动的制动装置发挥作用。

操作装置26具有操纵杆26A、操纵杆26B以及踏板26C。操纵杆26A、操纵杆26B以及踏板26C经由液压管路27和液压管路28分别与控制阀17和压力传感器29连接。并且，压力传感器29与进行电力系统的驱动控制的控制器30连接。

控制器30是作为进行混合式挖土机的驱动控制的主控制部的控制装置。控制器30由包括CPU(Central Processing Unit)和内部存储器的运算处理装置构成。该控制器30通过CPU执行存储于内部存储器的驱动控制用程序来执行规定的驱动控制。

具体而言，控制器30将从压力传感器29供给的信号转换为速度指令，根据该信号进行回转用电动机21的驱动控制。此时，从压力传感器29供给的信号是表示驾驶员为了使回转机构2回转而对操作装置26进行操作的操作量的信号。

并且，控制器30进行电动发动机12的运行控制。在此，电动发电机12的运行控制是指进行电动(辅助)运行或发电运行的切换的控制。

而且，控制器30进行设置在蓄电系统120的电容器的充放电控制。具体而言，控制器30根据电容器的充电状态、电动发电机12的运行状态以及回转用电动机21的运行状态，进行蓄电系统120的升降压转换器的升压动作与降压动作的切换控制。

本实施方式中，作为电动发电机12的运行状态，具有电动(辅助)运行状态和发电运行状态这两个运行状态。并且，作为回转用电动机21的运行状态，具有动力运行和再生运行这两个运行状态。另外，控制器30如后述还进行对电容器进行充电的量(充电电流或者充电电力)的控制。

具有上述驱动系统的挖土机在回转驱动上部回转体3时，通过经由逆变器20供给的电力来驱动回转用电动机21。回转用电动机21的输出轴21b的旋转力经由回转减速机24传递到回转驱动装置40的输出轴40A。

图3是本发明的一实施方式的挖土机上所搭载的回转驱动装置40的框图。回转驱动装置40具有回转用电动机21、分解器22、机械制动器23、回转减速机24、输出轴40A等。

回转用电动机21为电动马达。回转减速机24与回转用电动机21的输出轴侧连接。该回转减速机24具有第1回转减速机24-1和第2回转减速机24-2。该第1回转减速机24-1和第2回转减速机24-2分别由行星齿轮减速机构成。

第1级的第1回转减速机24-1组装在回转用电动机21上。并且，成为第1回转减速机24-1的输出轴的行星轮架46上设置有机械制动器23。并且第2级的第2回转减速机24-2将机械制动器23夹在中间而组装在第1回转减速机24-1上。并且，第2级的第2回转减速机24-2的输出轴成为回转驱动装置40的输出轴40A。

另外，虽然未图示，回转驱动装置40的输出轴40A与回转机构2连接，且回转机构2通过输出轴40A的旋转力被驱动。

接着，参考图5和图6，对回转驱动装置40的具体结构进行说明。

另外，图5是回转驱动装置40的剖视图，图6是放大表示回转驱动装置40中的机械制动器23的附近的剖视图。

如图4所示，第1回转减速机24-1由具有恒星齿轮42、行星齿轮44、行星轮架46、内齿轮48等的行星齿轮减速机构成。该第1回转减速机24-1容纳于第1齿轮箱50和第2齿轮箱52的内部。

恒星齿轮42固定在回转用电动机21的输出轴21b。本实施方式中，该恒星齿轮42上分别卡合有3个行星齿轮44。

各行星齿轮44以能够旋转的方式被立设在行星轮架46上的销44a轴支承。销44a的上端部上设置有防止行星齿轮44从销44a脱落的凸缘状部44b。因此，行星齿轮44构成为不从行星轮架46脱离。

并且，各行星齿轮44与形成在第1齿轮箱50的内表面的内齿轮48卡合。形成有内齿轮48的第1齿轮箱50固定于回转用电动机21的端板21a。因此，内齿轮48(第1齿轮箱50)无法自行旋转。

另一方面，行星轮架46的下部成为第1回转减速机24-1的输出轴。该成为输出轴的行星轮架46相对于固定在第1齿轮箱50的第2齿轮箱52，并经由轴承56以能够旋转的方式被轴支承。

轴承56具有内轮56a、外轮56b、滚珠56c等(参考图6)。内轮56a一体配设于行星轮架46上，外轮56b配设于第2齿轮箱52。并且，滚珠56c配设于内轮56a与外轮56b之间。由此，行星轮架46能够相对于第2齿轮箱52旋转。

并且，轴承56的下部设置有将轴承56固定于行星轮架46的轴承环58。而且，上述结构的第1回转减速机24-1通过润滑油LB1得以润滑。

在如上结构的第1回转减速机24-1中，若回转用电动机21的输出轴21b旋转而使恒星齿轮42旋转，则行星齿轮44旋转(自转)。行星齿轮44与形成在第1齿轮箱50内表面的内齿轮48卡合。因此，形成有内齿轮48的第1齿轮箱50欲通过行星齿轮44的旋转力旋转。

然而，第1齿轮箱50由于如上述那样固定于回转用电动机21的端板21a，因此无法旋转。相对于此，行星轮架46构成为能够相对于第2齿轮箱52旋转。

其结果，行星齿轮44的旋转力作用为使行星轮架46旋转的力，由此行星轮架46旋转。由此，回转用电动机21的输出轴21b的旋转被第1回转减速机24-1减速，并从行星轮架46被输出。

接着，对第2回转减速机24-2进行说明。第2回转减速机24-2的恒星齿轮82与作为第1回转减速机24-1的输出轴的行星轮架46连接。该恒星齿轮82与多个行星齿轮84卡合。而且，行星齿轮84与形成在第3齿轮箱54内壁的内齿轮88卡合。因此，行星齿轮84在恒星齿轮82与内齿轮88之间自转的同时公转。

本实施方式中，第2回转减速机24-2具有3个行星齿轮84。这些各行星齿轮84经由销84a以能够旋转的方式被行星轮架86支承，且自转的同时公转，由此使行星轮架86旋转。

各行星齿轮84以能够旋转的方式被立设在行星轮架86上的销84a轴支承。销84a的上端部设置有防止行星齿轮84从销84a脱离的凸缘状部84b。因此，行星齿轮84构成为不从行星轮架86脱离。

该行星轮架86构成第2回转减速机24-2的输出轴。本实施方式中，第2回转减速机24-2是最终级的减速器。因此，成为第2回转减速机24-2的输出轴的行星轮架86成为回转减速机24的输出轴40A。上述第2回转减速机24-2通过润滑油LB2得以润滑。

通过上述结构，回转驱动装置40降低回转用电动机21的输出轴21b的转速来增大输出轴40A的转矩。

另外，本实施方式中，将回转减速机24设为由第1回转减速机24-1和第2回转减速机24-2构成的2级结构的减速装置结构，但回转减速机24的减速机级数并不限于此，可根据回转用电动机21的输出和回转机构2所需的转矩等适当设定。

接着，对机械制动器23进行说明。

机械制动器23为具有制动盘60和制动板62的置换制动器(displacer brake)。该机械制动器23设置在作为固定部的第2齿轮箱52与作为输出轴的行星轮架46之间。

如图6所示，制动盘60具有圆盘形状，中央形成有行星轮架46所插入的插入孔65。并且，在该插入孔65的内周形成有花键齿。

在行星轮架46的外周部(安装有制动盘60的部分)形成有花键70。该花键70以在行星轮架46的外周向上下方向(图中箭头Z1、Z2所示的方向)延伸的方式形成。

另外，以下说明中，有时相对于行星轮架46，将回转用电动机21侧称为上侧(箭头Z1方向侧)，相对于行星轮架46，将与回转用电动机21侧相反的一侧称为下侧(箭头Z2方向侧)。

形成于制动盘60的花键齿60a构成为与形成于行星轮架46的花键70卡合(啮合)。因此，在制动盘60安装在行星轮架46的状态下，制动盘60与行星轮架46成为花键连接的结构。

如此，在制动盘60与行星轮架46花键连接的状态下，制动盘60成为从行星轮架46朝向旋转径向外侧延伸的状态。并且，制动盘60成为无法相对于行星轮架46旋转，但能够在行星轮架46的轴向(图5和图6中箭头Z1、Z2方向)上移动的状态。

制动板62配设在制动盘60的上下两侧。制动板62具有中央形成有孔的圆盘形状。并且，制动板62的外周上形成有花键齿。

第2齿轮箱52的环状内壁部(安装有制动板62的部分)形成有花键72。该花键72以在第2齿轮箱52的内壁向上述轴向(箭头Z1、Z2所示的方向)延伸的方式形成。

形成于制动板62的花键齿构成为与形成于第2齿轮箱52的花键72卡合。因此，在制动板62安装在第2齿轮箱52的状态下，制动板62与第2齿轮箱52成为花键连接的结构。

如此，在制动板62与第2齿轮箱52花键连接的状态下，制动板62成为从第2齿轮箱52朝向旋转径向内侧延伸的状态。并且，制动板62成为无法相对于第2齿轮箱52旋转，但能够在行星轮架46的轴向(箭头Z1、Z2方向)上移动的状态。

并且，活塞64以能够在行星轮架46的轴向(箭头Z1、Z2方向)上移动的状态配置在上侧的制动板62的上部。活塞64通过弹簧66被按压，并始终压紧于上侧的制动板62。

如上所述，制动盘60和制动板62均能够在行星轮架46的轴向上移动。因此，若制动板62被活塞64按压，则制动盘60被上下的制动板62夹住并被按压。通过制动盘60被制动板62夹住并被按压，机械制动器23产生欲阻止制动盘60旋转的制动力。

如上所述，制动盘60成为无法相对于行星轮架46旋转的结构。因此，作用于制动盘60的制动力成为使行星轮架46停止旋转的制动力(阻尼力)。

在活塞64与第2齿轮箱52之间形成有能够供给工作油的液压空间68。并且，在液压空间68中连接有制动解除端口69。而且，活塞64与第2齿轮箱52之间配置有O形环等密封部件91，并进行密封以免液压空间68内的工作油漏出。

制动解除端口69与操作装置26连接。并且，若液压从先导泵15经由操作装置26、液压管路27a(参照图2)以及制动解除端口69供给到液压空间68，则活塞64通过液压被上推。由此，按压制动板62的力消失，机械制动器23成为制动解除状态。

另外，上述结构的机械制动器23控制成成为在上部回转体3回转时解除制动，而上部回转体3停止回转时制动器工作的状态。

在此，上述结构的回转驱动装置40中，关注在第1齿轮箱50和第2齿轮箱52内轴支承行星轮架46的轴承56。行星轮架46通过轴承56等被位置限定，由此位于第1齿轮箱50和第2齿轮箱52内的规定安装位置。

然而，挖土机是在苛刻的环境下使用的装置。因此，工作时，上部回转体3以及设置在其上的各结构物上施加有较大外力时，通过该外力，构成第2回转减速机24-2的恒星齿轮82会朝向第1回转减速机24-1向推力方向(箭头Z1方向)被移动施力。

由于恒星齿轮82与行星轮架46连接，因此若恒星齿轮82向箭头Z1方向移动施力，则行星轮架46也被移动施力而在轴承56上产生过大的推力负荷，可能会损伤轴承56。

本实施方式中，构成为设置移动限制部130，即使在恒星齿轮82(行星轮架46)移动的情况下也通过该移动限制部130保护轴承56。以下，对移动限制部130进行说明。

如图6中放大显示，移动限制部130固定在第1齿轮箱50的底面部。并且，移动限制部130配设在与设置在第2回转减速机24-2的恒星齿轮82对置的位置。该配设位置也是第1回转减速机24-1与第2回转减速机24-2的边界位置。

移动限制部130具有推力板132、推力垫圈136、固定用螺栓138等。

推力板132为中央形成有行星轮架46的输出轴所插通的孔的环形金属板。如后述，该推力板132具有恒星齿轮82移动时能够限制该移动的规定的强度。

并且，推力板132使用多个固定用螺栓138(图6中仅示出1根)而固定在第2齿轮箱52的底部。在该固定状态下，推力板132与第2回转减速机24-2的恒星齿轮82对置。

推力垫圈136配设在恒星齿轮82与推力板132之间。推力垫圈136承受包括重力在内的朝向恒星齿轮82下侧的力。并且，推力垫圈136进行恒星齿轮82与推力板132之间的润滑。

另外，配设在恒星齿轮82与推力板132之间的轴承部件并不限定于推力垫圈136，也可以使用推力轴承等。

接着，对上述结构的移动限制部130的动作进行说明。

例如，设想外力施加到挖土机，并通过该外力，构成第2回转减速机24-2的恒星齿轮82朝向第1回转减速机24-1移动的情况。即，设想恒星齿轮82朝向第1回转减速机24-1向推力方向(图中箭头Z1方向)移动的情况。

本实施方式中，移动限制部130配设于与恒星齿轮82对置的位置。并且，移动限制部130固定在第2齿轮箱52。因此，若恒星齿轮82向箭头Z1方向移动，则恒星齿轮82经由推力垫圈136按压推力板132。

然而，推力板132牢固地固定在第2齿轮箱52。并且，推力板132的强度设定为能够承受恒星齿轮82因外力按压推力板132的按压力的强度。

因此，即使恒星齿轮82想移动，该移动也会通过移动限制部130受限制。并且通过恒星齿轮82被移动限制，连接有恒星齿轮82的行星轮架46的移动也受限制。因此能够抑制在轴支承行星轮架46的轴承56上产生推力方向的负荷，能够防止在轴承56上产生损伤。

上述的本实施方式中，下级的第2回转减速机24-2并不相对于各齿轮箱50、52以及上级的第1回转减速机24-1受限制。下级的第2回转减速机24-2在该结构上，通过外力等，恒星齿轮82会单独上下移动，或者第2回转减速机24-2(恒星齿轮82、行星齿轮84、行星轮架86以及内齿轮88)会作为整体上下移动。

而本实施方式中，如上所述，能够由移动限制部130承受该移动，因此能够防止通过接触而在轴承56上产生损伤。尤其，回转减速机24为二级结构，且下级为如第2回转减速机24-2的结构的情况下，本申请发明尤其有效。

以上，对本发明的优选实施方式进行了详细说明，但本发明并不限定于上述特定实施方式，在不脱离技术方案中记载的本发明的主旨的范围内能够进行各种变形、变更。

例如，上述实施方式中，用固定用螺栓138将推力板132固定在第1齿轮箱50，由此构成移动限制部130，但也可以与第1齿轮箱50一体形成移动限制部。

Claims (4)

1.一种挖土机，其特征在于，具有：

减速机，在上部回转体的旋转轴方向上层叠多个齿轮减速机而成，所述齿轮减速机的壳体内部设置有恒星齿轮、行星齿轮、内齿轮以及支承所述行星齿轮的轮架部件；以及

移动限制部，设置在多个层叠的所述齿轮减速机内的一齿轮减速机的恒星齿轮与以和该恒星齿轮对置的方式层叠的另一齿轮减速机之间，并限制所述一齿轮减速机的恒星齿轮朝向所述另一齿轮减速机移动，

所述移动限制部设置在所述壳体中。

2.根据权利要求1所述的挖土机，其特征在于，

所述移动限制部为固定在所述壳体的板状部件。

3.根据权利要求1或2所述的挖土机，其特征在于，

所述移动限制部与所述恒星齿轮之间设置有滑动轴承部件。

4.根据权利要求3所述的挖土机，其特征在于，

所述滑动轴承部件为推力垫圈或者推力轴承。