CN104956004A - 工程机械的回转驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工程机械的回转驱动装置，更详细而言，涉及一种使得在下部体中回转驱动上部体的工程机械的回转驱动装置。本发明的工程机械的回转驱动装置以与以往的回转驱动装置相同或对等的大小提供回转驱动装置的外形大小，并同时使减速比率增大，提高动力的输出与转矩。本发明的工程机械的回转驱动装置在体现回转驱动装置的高速驱动时，能够减小因工作油导致的能量损失。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械的回转驱动装置，更详细而言，涉及一种使得在下部体中回转驱动上部体的工程机械的回转驱动装置。
背景技术
一般而言，工程机械(10)如图1所示组装成上部体(12)与下部体(14)借助于连接单元(16)而能够回转。在连接单元(16)的内部具备回转驱动装置(100)。
更详细而言，回转驱动装置(100)固定于上部体(12)，如图2所示，在回转驱动装置(100)的下侧具备回转驱动齿轮(102)，在下部体(14)侧的连接单元(16)形成有回转从动齿轮(104)。回转驱动齿轮(102)与回转从动齿轮(104)内接啮合实现齿轮传动。
参照附图的图3及图4，更详细地说明以往所知的回转驱动装置(100)。
附图的图3及图4是用于说明以往的工程机械的回转驱动装置(100)的剖视图及详细剖视图。
回转驱动装置(100)依次组装传动单元(200)、制动单元(300)及减速单元(400)，在最终组装的减速单元(400)的下侧，露出有回转驱动齿轮(102)。
传动单元(200)兼具执行器(Actuator)的功能与发电机(generator)的功能。传动单元(200)在传动主体(210)的内部具备传动轴(220)，在传动轴(220)上形成有第一花键(222)。
如果对传动单元(200)进行拓展说明，传动单元(200)借助于从外部输入的电能而产生动力，使传动轴(220)旋转，借助于传动轴(220)旋转的动力而执行工作。相反，在传动轴(220)借助于外力而旋转的情况下，由传动单元(200)产生电能。
制动单元(300)对传动单元(200)与减速单元(400)的驱动提供制动作用。更详细而言，在制动主体(310)的内部具备活塞(320)，在活塞(320)的一侧具备制动盘(350)。另外，在制动主体(310)与活塞(320)之间形成有腔(312)。在腔(312)的一侧形成有油孔(314)，接受工作油(106)。
活塞(320)在工作油(106)提供至腔(312)时，借助于工作油(106)的液压而向上侧移动。相反，在工作油(106)的液压不提供至腔(312)时，借助配置于活塞(320)的一侧的制动弹簧(330)的复原力而向下侧移动。
另外，在传动轴(220)上设置有制动轮毂(340)。在制动轮毂(340)的内径形成有第二花键(342)，由于与所述第一花键(222)啮合，因而在传递旋转运动的同时，制动轮毂(340)能够向传动轴(220)的轴向线性移动。
另一方面，在活塞(320)的下端与制动轮毂(340)的外周缘具备制动盘(350)。制动盘(350)在借助于活塞(320)而受到压力时制动，当活塞(320)的压力解除而松弛时，自由进行旋转运动。
即，如果制动单元(300)在腔(312)中形成压力，则使活塞(320)上升，使制动盘(350)松弛，使制动轮毂(340)的旋转运动自由进行，相反，如果在腔(312)中解除压力，则制动盘(350)被压挤，限制制动轮毂(340)的旋转运动。
所述的制动轮毂(340)旋转运动自由进行，是指传动单元(200)的传动轴(220)可以旋转。相反，制动轮毂(340)的旋转运动受限，是指传动轴(220)的旋转减速或停止。
减速单元(400)在减速主体(402)的内部具备太阳轮轴(410)，在太阳轮轴(410)上具备行星架(carrier)(420)，在行星架(420)上具备行星齿轮(430)。在太阳轮轴(410)的外周面形成有太阳轮(414)，在减速主体(402)的内周面形成有齿圈(440)。所述行星齿轮(430)与太阳轮(414)外接啮合，与齿圈(440)内接啮合。
另外，在减速单元(400)的内部填充有齿轮油(108)，齿轮油(108)发挥润滑及减小摩擦的作用。
另一方面，在所述太阳轮轴(410)的端部外周缘形成有第三花键(412)。第三花键(412)与在制动轮毂(340)形成的第二花键(342)啮合。即，当传动单元(200)执行执行器功能时，传动轴(220)的旋转动力以制动轮毂(340)为介质传递到太阳轮轴(410)。另外，当传动单元(200)执行发电机功能时，太阳轮轴(410)的旋转力以制动轮毂(340)为介质传递到传动轴(220)。
如上所述构成的以往回转驱动装置(100)进行如下作用。当要使上部体(12)进行回转运转时，使回转驱动装置(100)运转，使上部体(12)在下部体(14)中回转。当不执行上部体(12)的回转运转时，在回转驱动装置(100)的内部，借助于制动单元(300)而自行执行制动，保持上部体(12)的回转停止。
另一方面，混合动力(Hybride)型的挖掘机如上所述，使回转驱动装置(100)运转，使上部体(12)回转运转，但要在上部体(12)回转运转途中使回转运转停止时，利用上部体(12)借助于惯性而要继续回转的惯性能来执行发电。借助于发电而生成的电能存储于能量存储装置，可以在使回转驱动装置(100)运转时，作为能量使用。
但是，如上所述的以往的回转驱动装置(100)被指出如下问题。
回转驱动装置(100)考虑到液压马达的效率，要求一定水平的减速比率。减速比率一般为20:1左右。传动单元(200)的大小不与传递动力的大小成比例，而与转矩的大小成比例。即使传递相同动力，也可以减少传递低转矩的传动单元(200)的磁铁及线圈的量，从而可以减少大小及成本。即，在输出动力的最终端，为了满足减少的转矩而使减速单元(400)的减速比率增大，这在经济方面有利。
以往所知的回转驱动装置(100)的减速单元(400)中以2层构成减速齿轮单元(太阳轮、行星架、行星齿轮、齿圈)，为了增大减速比率，在使齿轮的节圆大小变化的情况下，如果列举某个特定的齿轮构成示例，则必然是行星齿轮的大小很小或齿圈的大小庞大的结构。
由此，就以往所知的回转驱动装置(100)而言，如果单纯为了使2档变速器的减速比率增大而较小地提供某个特定齿轮，则存在耐久性降低的问题，如果较大地提供某个特定齿轮，则由于回转驱动装置(100)的外形大小过大，占有空间大，因而存在难以加装于工程机械的现实性问题。
另一方面，虽然有在减速单元(400)中以3层构成减速齿轮单元(太阳轮,行星架、行星齿轮、齿圈)的方案，但在这种情况下，回转驱动装置(100)的外形高度(参照H)会增大，由于占有空间问题，存在难以加装于工程机械的现实性问题。
另外，在减速单元(400)中以3层构成减速齿轮单元(太阳轮、行星架、行星齿轮、齿圈)的方案中，当体现高速旋转时，因填充于制动单元(300)的内部的工作油(106)导致的摩擦损失作用较大，会发生能量损失。特别是在减速单元(400)的内部，由3层构成的减速齿轮构成与齿轮油(108)摩擦，因而存在当减速构成在高速旋转时，因粘性大的齿轮油(108)导致的摩擦损失大幅增大的忧虑。
在专利文献中，记载了挖掘机回转用多段减速装置，更详细而言，记载了作为普通减速齿轮单元构成的太阳轮、行星架、行星齿轮、齿圈。
[现有技术文献]
[专利文献]
大韩民国公开专利公报第10-2011-0116572号(2011.10.26.)
发明内容
技术课题
因此，本发明要解决的技术课题的目的在于提供一种工程机械的回转驱动装置，能够以与以往回转驱动装置相同或对等的大小提供工程机械中搭载的回转驱动装置的外形大小，并同时使减速比率增大，提高动力的输出与转矩。
本发明的另一目的在于提供一种在体现回转驱动装置的高速驱动时，能够使因工作油导致的能量损失减少的工程机械的回转驱动装置。
解决课题方法
旨在达成所述技术课题的本发明的工程机械的回转驱动装置包括：传动单元(200)，其兼具使传动轴(220)驱动的执行器(Actuator)作用与从所述传动轴(220)接受动力并进行发电的发电机(generator)作用；制动单元(300)，其设置于所述传动单元(200)的一侧，控制所述传动轴(220)的旋转运动；副减速单元(500)，其在所述制动单元(3000)的内部具备减速齿轮单元，借助于所述减速齿轮单元而使所述传动轴(220)的旋转速度先行减速；及减速单元(400)，其设置于所述制动单元(300)的一侧，以太阳轮轴(410)接受所述副减速单元(500)先行减速的旋转动力，使得再行减速并输出给回转驱动齿轮(102)。
另外，本发明的工程机械的回转驱动装置的副减速单元(500)包括：太阳轮单元(510)，其设置于所述传动轴(220)，在外周面形成有副太阳轮(514)；副行星架(520)，其设置于所述太阳轮轴(410)；行星齿轮(530)，其配备于所述副行星架(520)，与所述副太阳轮(514)啮合；及副齿圈(540)，其在盖板(360)上形成，与所述行星齿轮(530)啮合。
另外，本发明的工程机械的回转驱动装置的所述制动单元(300)包括：活塞(320)，其配置于制动主体(310)，借助于工作油的液压而移动，使制动盘(350)松弛，如果所述工作油的液压作用解除，则借助于制动弹簧(330)的复原力而压挤所述制动盘(350)；及制动轮毂(340)，其设置于所述太阳轮轴(410)，如果所述制动盘(350)被压挤，则限制所述太阳轮轴(410)的旋转运动；所述活塞(320)在内周缘还形成有凸缘(322)，限制工作油(106)以所述凸缘(322)为基准向两侧流动，能够使因所述工作油(106)搅乱而导致的损失(搅动损失：churning loss)减小。
另外，本发明的工程机械的回转驱动装置还可以包括副行星架(520)，其设置于所述太阳轮轴(410)，在一侧形成有尾套筒(tail sleeve)(524)，所述尾套筒(524)配置于所述凸缘(322)的内周缘。
另外，本发明的工程机械的回转驱动装置以所述太阳轮轴(410)的轴向为基准，所述凸缘(322)与所述副行星架(520)的一部分可以重叠。
另外，就本发明的工程机械的回转驱动装置而言，所述凸缘(322)的内周缘与所述尾套筒(524)的外周缘间的间隙为1mm至10mm。
发明效果
如上所述构成的本发明的工程机械的回转驱动装置，在制动单元的内部构成减速齿轮单元，从而能够提高减速比率，而且，能够与以往回转驱动装置的外形大小对等地提供回转驱动装置的外形大小。
另一方面，本发明的工程机械的回转驱动装置提高减速比率，从而能够使最终输出的转矩的大小增大。
另外，本发明的工程机械的回转驱动装置在活塞上形成凸缘，从而防止工作油在制动单元的内部向不规则的方向搅动，能够使因与流体(工作油)的摩擦而导致的能量损失减小。
附图说明
图1及图2是用于说明在工程机械的连接单元设置有回转驱动装置的示例的图。
图3及图4是用于说明以往工程机械的回转驱动装置的剖视图及详细剖视图。
图5及图6是用于说明本发明一个实施例的工程机械的回转驱动装置的剖视图及详细剖视图。
符号说明
10：工程机械 12：上部体
14：下部体 16：连接单元
100,1000：回转驱动装置 102：回转驱动齿轮
104：回转从动齿轮 106：工作油
108：齿轮油
200：传动单元 210：传动主体
220：传动轴 222：第一花键
300,3000：制动单元 310：制动主体
312：腔 314：油孔
320：活塞 322：凸缘
330：制动弹簧 340：制动轮毂
342：第二花键 350：制动盘
360：盖板
400：减速单元 402：减速主体
410：太阳轮轴 412：第三花键
414：太阳轮 420：行星架
430：行星齿轮 440：齿圈
500：副减速单元 510：太阳轮单元
512：第四花键 514：副太阳轮
520：副行星架 522：第五花键
524：尾套筒
530：副行星齿轮 540：副齿圈
具体实施方式
如果参照后面与附图一同详细叙述的实施例，本发明的优点、特征及达成其的方法将会明确。
下面参照附图，对本发明的实施例进行详细说明。以下说明的实施例是为帮助理解本发明而示例性地显示的，本发明可以不同于此处说明的实施例而多样地变形实施，这是应当理解的。不过，在说明本发明时，当判断认为对相关公知功能或构成要素的具体说明可能会不必要地混淆本发明要旨时，则省略其详细说明及具体图示。另外，附图为了帮助发明的理解，并非按实际比例尺图示，一部分构成要素的大小会夸张地图示。
另一方面，后述的术语是考虑在本发明中的功能而设定的术语，其会因生产者的意图或惯例而异，因而其定义应以本说明书通篇内容为基础作出。
在通篇说明书中，相同参照符号指称相同构成要素，针对与以往技术相同的构成要素，赋予相同的符号进行说明，省略重复的说明。
下面参照图5及图6，对本发明一个实施例的工程机械的回转驱动装置进行说明。附图的图5及图6是用于说明本发明一个实施例的工程机械的回转驱动装置的剖视图及详细剖视图。
本发明的回转驱动装置(1000)是依次组装传动单元(200)、制动单元(3000)和减速单元(400)而提供。另一方面，在制动单元(3000)，配备有副减速单元(500)。
传动单元(200)兼具使传动轴(220)驱动的执行器(Actuator)作用与从所述传动轴(220)接受动力而发电的发电机(generator)作用。即，传动单元(200)在提供电能时，使传动轴(220)驱动，执行执行器的功能。另外，借助于上部体(12)的惯性能量，传动轴(220)可以旋转，在这种情况下，可以借助于传动轴(220)的旋转动力而进行发电并生产电能。
制动单元(3000)设置于传动单元(200)的一侧，控制所述传动轴(220)的旋转运动。例如，如果制动单元(3000)进行作用，则传动轴(220)保持停止旋转运动的状态，或者如果是旋转运动中，则施加制动以使旋转运动停止。相反，当制动单元(3000)不进行作用时，传动轴(220)自由地进行旋转运动。
副减速单元(500)在制动单元(300)的内部具备减速齿轮单元，借助于减速齿轮单元，使传动轴(220)的旋转速度先行减速。
减速齿轮单元意味着太阳轮、行星架、行星齿轮、齿圈的组合。
减速单元(400)设置于制动单元(300)的一侧，以太阳轮轴(410)接受借助于副减速单元(500)先行减速的旋转动力，使得再行减速并向回转驱动齿轮(102)输出。
副减速单元(500)的构成参照附图的图6进行详细说明。
副减速单元(500)中，太阳轮单元(510)设置于传动轴(220)上、，副行星架(520)设置于太阳轮轴(410)，在副行星架(520)上配备有行星齿轮(530)。
在太阳轮单元(510)的外周面上形成有副太阳轮(514)，在盖板(360)上形成有副齿圈(540)。
所述行星齿轮(530)与所述副太阳轮(514)啮合，与副齿圈(540)内接啮合。
所述盖板(360)在制动单元(3000)中配置于制动主体(310)的上侧。
另一方面，所述太阳轮单元(510)在内周面形成有第四花键(512)，第四花键(512)与在传动轴(220)上形成的第一花键(222)啮合。即，太阳轮单元(510)能够沿传动轴(220)的轴向进行线性运动，传动轴(220)与太阳轮单元(510)的旋转运动相互间不发生滑动(slip)，而是传递旋转运动。
另外，所述副行星架(520)在内周面上形成有第五花键(522)，第五花键(522)与所述减速单元(400)中配备的太阳轮轴(410)的第三花键(412)啮合。即，副行星架(520)与太阳轮轴(410)的旋转运动相互间不发生滑动(slip)，而是传递旋转运动。
因此，当传动单元(200)执行执行器功能时，如果传动轴(220)高速旋转，则旋转速度借助于太阳轮单元(510)、副行星架(520)、副行星齿轮(530)和副齿圈(540)而先行减速，先行减速的旋转动力借助于副行星架(520)而使减速单元(400)的太阳轮轴(410)旋转。
如上所述，本发明的回转驱动装置(1000)在使传动单元(200)的旋转速度先行减速后，被减速的旋转速度在减速单元(400)中再行减速，因而最终回转驱动齿轮(102)以减小为更低速的旋转速度旋转。
即，在传动单元(200)中，即使相同的旋转速度与转矩进行作用，与以往的回转驱动装置(100)相比，本发明的回转驱动装置(1000)在最终输出的旋转速度进一步减小的同时，可以体现更大的转矩。
相反，当传动单元(200)执行发电机功能时，在减速单元(400)中，回转驱动齿轮(102)的旋转速度被增速，太阳轮轴(410)高速旋转。然后，太阳轮轴(410)的被增速的旋转速度经由副减速单元(500)并再次被增速，以更快的速度使传动轴(220)旋转。由此，由发电机发电的电能的生产效率进一步增大。
如上所述，本发明的回转驱动装置(1000)可以体现更大的减速比率，由此，可以体现更大的转矩或使发电效率进一步增大。
另一方面，本发明的回转驱动装置(1000)在制动单元(3000)的内部配备有减速齿轮单元，从而回转驱动装置(1000)的外形大小和高度(H)可以以与以往回转驱动装置(100)相同或对等的大小提供。由此，在搭载常规回转驱动装置(100)的工程机械(10)中，即使不追加附属品或设备，也能够搭载本发明的回转驱动装置(1000)。
另一方面，制动单元(3000)包括活塞(320)和制动轮毂(340)。
活塞(320)配置于制动主体(310)，借助于工作油的液压而移动，使制动盘(350)松弛，如果工作油的液压作用解除，则借助于制动弹簧(330)的复原力而压挤制动盘(350)。
另外，活塞(320)可以在内周缘还形成有凸缘(322)。太阳轮轴(410)高速旋转时，工作油(106)被搅乱。凸缘(322)发挥以凸缘(322)为基准限制工作油(106)不规则地搅乱流动的作用，由此，使因工作油(106)被搅乱而导致的损失(搅动损失：churning loss)减小。
制动轮毂(340)设置于太阳轮轴(410)，如果制动盘(350)被压挤，则限制太阳轮轴(410)的旋转运动。
再一方面，在副行星架(520)的一侧，还可以形成有尾套筒(524)。尾套筒(524)可以配置于所述凸缘(322)的内周缘。由此，能够更有效地防止工作油(106)在制动单元(3000)内部沿上下方向晃动搅乱。
再一方面，以太阳轮轴(410)的轴向为基准，凸缘(322)与副行星架(520)的一部分可以重叠。由此，能够更有效地防止工作油(106)在制动单元(3000)内部沿上下方向晃动搅乱。
再一方面，凸缘(322)的内周缘与尾套筒(524)的外周缘间的间隙可以提供为1mm至10mm。间隙越小，越能够提高限制工作油(106)流动的效果，但在过小的情况下，反而会发生逆效果(润滑作用降低、冷却作用降低等)，因而优选以1mm以上提供。另一方面，如果间隙过大，则会降低限制工作油(106)流动的作用效果，因而优选以10mm以下提供。
如上所述构成的本发明的工程机械的回转驱动装置(1000)，在制动单元(3000)的内部构成减速齿轮单元，从而能够提高减速比率，而且，可以与以往回转驱动装置(100)的外形大小对等地提供回转驱动装置(1000)的外形大小。
另一方面，本发明的工程机械的回转驱动装置(1000)提高减速比率，从而能够使最终输出的转矩的大小增大。
另外，本发明的工程机械的回转驱动装置(1000)在制动单元(3000)的内部将凸缘(322)形成于活塞(320)，从而防止工作油(106)沿不规则的方向搅动，能够使因与流体(工作油)的摩擦而导致的能量损失减小。
以上参照附图，说明了本发明的实施例，但本发明所属技术领域的技术人员可以理解，本发明在不变更其技术思想或必需特征的情况下，可以以其它具体形态实施。
因此，以上记述的实施例在所有方面应理解为只是示例而非限定，本发明的范围以后述的权利要求书为基准，从权利要求书的意义及范围以及其等价概念导出的所有变更或变形的形态，应解释为包含于本发明的范围。
工业实用性
本发明的工程机械的回转驱动装置设置于连接单元的内部，当要使上部体回转时进行运转，可以用于使上部体在下部体回转运转或保持回转停止。
Claims (6)
1.一种工程机械的回转驱动装置，其包括：
传动单元(200)，其兼具使传动轴(220)驱动的执行器(Actuator)作用与从所述传动轴(220)接受动力而进行发电的发电机(generator)作用；
制动单元(3000)，其设置于所述传动单元(200)的一侧，控制所述传动轴(220)的旋转运动；
副减速单元(500)，其在所述制动单元(3000)的内部具备减速齿轮单元，借助于所述减速齿轮单元而使所述传动轴(220)的旋转速度先行减速；及
减速单元(400)，其设置于所述制动单元(3000)的一侧，以太阳轮轴(410)接受借助于所述副减速单元(500)先行减速的旋转动力，使得再行减速并向回转驱动齿轮(102)输出。
2.根据权利要求1所述的工程机械的回转驱动装置，其中，副减速单元(500)包括：
太阳轮单元(510)，其设置于所述传动轴(220)，在外周面形成有副太阳轮(514)；
副行星架(520)，其设置于所述太阳轮轴(410)；
行星齿轮(530)，其配备于所述副行星架(520)，与所述副太阳轮(514)啮合；及
副齿圈(540)，其在盖板(360)上形成，与所述行星齿轮(530)啮合。
3.根据权利要求1所述的工程机械的回转驱动装置，其特征在于，所述制动单元(3000)包括：
活塞(320)，其配置于制动主体(310)，借助于工作油的液压而移动，使制动盘(350)松弛，如果所述工作油的液压作用解除，则借助于制动弹簧(330)的复原力而压挤所述制动盘(350)；及
制动轮毂(340)，其设置于所述太阳轮轴(410)，如果所述制动盘(350)被压挤，则限制所述太阳轮轴(410)的旋转运动，
所述活塞(320)在内周缘还形成有凸缘(322)，限制工作油(106)以所述凸缘(322)为基准向两侧流动，使因所述工作油(106)搅乱而导致的损失(搅动损失：churning loss)减小。
4.根据权利要求3所述的工程机械的回转驱动装置，其特征在于，
还包括副行星架(520)，其设置于所述太阳轮轴(410)，在一侧形成有尾套筒(524)；
所述尾套筒(524)配置于所述凸缘(322)的内周缘。
5.根据权利要求4所述的工程机械的回转驱动装置，其特征在于，
以所述太阳轮轴(410)的轴向为基准，所述凸缘(322)与所述副行星架(520)的一部分重叠。
6.根据权利要求1所述的工程机械的回转驱动装置，其特征在于，
所述凸缘(322)的内周缘与所述尾套筒(524)的外周缘间的间隙为1mm至10mm。
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