JP2008008422A - Power transmission and working machine - Google Patents

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JP2008008422A JP2006180010A JP2006180010A JP2008008422A JP 2008008422 A JP2008008422 A JP 2008008422A JP 2006180010 A JP2006180010 A JP 2006180010A JP 2006180010 A JP2006180010 A JP 2006180010A JP 2008008422 A JP2008008422 A JP 2008008422A
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篤志 和田
Toshitsugu Ono
敏嗣 小野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a revolving unit of a working machine and a power transmission appropriate for the working machine, which are produced inexpensively in a simple structure and capable of developing low and high torque while controlling the waste of energy. <P>SOLUTION: In the power transmission, rotation of a drive source is reduced by a reduction gear and outputted. The transmission includes a hydraulic motor 20 as a first driving source, an electric motor 70 as a second drive source, a sun gear 81 to which energy of rotation of the electric motor 70 is transferred, a plurality of planetary gears 82 meshed with the sun gear 81, a carrier 83 which rotationally supports the plurality of planetary gears 82 to receive transferred rotational energy of the hydraulic motor 20, an internal gear 84 freely rotatably meshed with the plurality of planetary gears 82, and a reduction gear 80 of the planetary-gear mechanism having an output shaft 85 to which energy of rotation of the internal gear 84 is transferred. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、油圧ショベル等の旋回式作業機械の旋回装置に用いて好適の、駆動源として油圧モータと電気モータとを備えた動力伝達装置及び作業機械に関するものである。   The present invention relates to a power transmission device and a work machine including a hydraulic motor and an electric motor as drive sources, which are suitable for use in a swivel device of a swivel work machine such as a hydraulic excavator.

旋回式作業機械には、一般に、旋回装置の動力伝達装置として遊星歯車機構の減速機(以下、遊星歯車減速機という)が用いられている。
図4に示すように、旋回式作業機械の代表例である油圧ショベル1は、下部走行体2と、下部走行体2上に旋回自在に結合された上部旋回体3と、上部旋回体3から前方へ延出するように取り付けられた作業装置4とから構成されている。
Generally, a rotating work machine uses a reduction gear of a planetary gear mechanism (hereinafter referred to as a planetary gear reduction device) as a power transmission device of a turning device.
As shown in FIG. 4, a hydraulic excavator 1, which is a typical example of a revolving work machine, includes a lower traveling body 2, an upper revolving body 3 that is pivotably coupled to the lower traveling body 2, and an upper revolving body 3. It is comprised from the working apparatus 4 attached so that it might extend ahead.

そして、下部走行体2と上部旋回体3との間に配設された旋回装置10により、上部旋回体3は下部走行体2に対して旋回するようになっている。
下部走行体2は、その骨格としての走行フレーム(図示略)と、走行フレームの中央部上面に設けられた、大径なリング状の丸胴2aとを有している。
上部旋回体3は、その骨格としての旋回フレーム3aを有するとともに、旋回フレーム3a上に搭載されたエンジン(図示略)やエンジンにより駆動され作動油を吐出する油圧ポンプ5(図6参照)や作動油を貯留する作動油タンク6(図6参照)やオペレータが搭乗するキャブ7等を有している。
Then, the upper swing body 3 is swung with respect to the lower travel body 2 by a swiveling device 10 disposed between the lower travel body 2 and the upper swing body 3.
The lower traveling body 2 includes a traveling frame (not shown) as a skeleton thereof, and a large-diameter ring-shaped circular body 2a provided on the upper surface of the central portion of the traveling frame.
The upper swing body 3 has a swing frame 3a as a skeleton thereof, an engine (not shown) mounted on the swing frame 3a, a hydraulic pump 5 (see FIG. 6) that is driven by the engine and discharges hydraulic oil, and an operation. It has a hydraulic oil tank 6 (see FIG. 6) for storing oil, a cab 7 on which an operator gets on, and the like.

旋回装置10は、図5に示すように、その下端11aを旋回フレーム3a上に取り付けられ段付きの円筒状に形成されたハウジング(減速機ボディ)11と、ハウジング11の上端11b側に配設された回転源(駆動源)としての油圧モータ(旋回モータ)20と、ハウジング11内に配設され油圧モータ20の回転を減速する遊星歯車減速機30と、ハウジング11の下端11bから下方に突出し、遊星歯車減速機30により減速された回転のエネルギーが伝達されるピニオンギア40と、ピニオンギア40の回転のエネルギー(以下、回転エネルギーともいう)が伝達されるリング状に形成された旋回輪(旋回ベアリング)50とから大略構成されている。ここで、油圧モータ20と遊星歯車減速機30とから、動力伝達装置が構成されている。   As shown in FIG. 5, the swivel device 10 has a lower end 11 a mounted on the swivel frame 3 a and a stepped cylindrical housing (reduction gear body) 11 disposed on the upper end 11 b side of the housing 11. A hydraulic motor (swing motor) 20 serving as a rotation source (drive source), a planetary gear reducer 30 disposed in the housing 11 for reducing the rotation of the hydraulic motor 20, and a lower end 11b of the housing 11 projecting downward. The pinion gear 40 to which the rotational energy decelerated by the planetary gear reducer 30 is transmitted, and the swivel wheel formed in a ring shape to which the rotational energy of the pinion gear 40 (hereinafter also referred to as rotational energy) is transmitted ( Slewing bearing) 50. Here, the hydraulic motor 20 and the planetary gear reducer 30 constitute a power transmission device.

遊星歯車減速機30は、油圧モータ20の油圧モータシャフト21にスプライン等を介して接続された(スプライン結合した)入力軸31と、入力軸31に接続され油圧モータ20の回転エネルギーが伝達される太陽歯車32と、太陽歯車32の外周に配置され太陽歯車32に噛合する複数の遊星歯車33と、複数の遊星歯車33の各自転軸(枢軸)を太陽歯車32を中心として回転可能に支持するキャリア34と、ハウジング11内周面に形成され複数の遊星歯車33と噛合する内歯車35と、スプライン等を介してキャリア34に接続されピニオンギア40に回転エネルギーを伝達する(即ち、遊星歯車減速機30によって減速された回転を出力する)出力軸36とを有している。   The planetary gear reducer 30 is connected to the hydraulic motor shaft 21 of the hydraulic motor 20 via a spline or the like (spline coupled), and connected to the input shaft 31 to transmit the rotational energy of the hydraulic motor 20. The sun gear 32, the plurality of planetary gears 33 arranged on the outer periphery of the sun gear 32 and meshing with the sun gear 32, and the rotation shafts (pivot axes) of the plurality of planetary gears 33 are rotatably supported around the sun gear 32. Rotational energy is transmitted to the carrier 34, the inner gear 35 formed on the inner peripheral surface of the housing 11 and meshed with the plurality of planetary gears 33, and the pinion gear 40 connected to the carrier 34 via a spline or the like (that is, the planetary gear reduction gear). And an output shaft 36 that outputs the rotation decelerated by the machine 30.

旋回輪50は、丸胴2aと旋回フレーム3aとの間に設けられており、リング状に形成され丸胴2aの上面に固着された内輪51と、リング状に形成され旋回フレーム3aの下面に固着された外輪52と、内輪51と外輪52との間に配設された複数の鋼球53とにより構成されている。
内輪51の内周側には、その全周に亘ってピニオンギア40が噛合する内歯51aが形成されている。そして、内輪51の周囲を外輪52が回転することにより、外輪52に取り付けられた旋回フレーム3a即ち上部旋回体3が、旋回軸を中心として下部走行体2上で旋回するようになっている。
The swivel wheel 50 is provided between the round body 2a and the swivel frame 3a, and an inner ring 51 formed in a ring shape and fixed to the upper surface of the round body 2a, and a ring shape formed on the lower surface of the swivel frame 3a. The outer ring 52 is fixed, and a plurality of steel balls 53 are disposed between the inner ring 51 and the outer ring 52.
Inner teeth 51 a with which the pinion gear 40 meshes are formed on the inner peripheral side of the inner ring 51. Then, when the outer ring 52 rotates around the inner ring 51, the turning frame 3 a attached to the outer ring 52, that is, the upper turning body 3 turns on the lower traveling body 2 around the turning axis.

旋回装置10の作用を詳述すると、油圧モータ20に圧油を給排して油圧モータ20を回転駆動すると回転エネルギーが発生し、この回転エネルギーは入力軸31を介して太陽歯車32に伝達され、太陽歯車32が自転する。すると、太陽歯車32に噛合する遊星歯車33が自転運動を行なう。このとき、遊星歯車33は内歯車35にも噛合しているので内歯車35にも回転エネルギーが伝達されるが、内歯車35はハウジング11内周面に形成され固定されているので、遊星歯車33は公転運動をも行なう。つまり、各遊星歯車33は、キャリア34に支持された枢軸を中心として自転しつつ、太陽歯車32を中心として公転する。   The operation of the turning device 10 will be described in detail. When hydraulic oil is supplied to and discharged from the hydraulic motor 20 to rotate the hydraulic motor 20, rotational energy is generated. This rotational energy is transmitted to the sun gear 32 via the input shaft 31. The sun gear 32 rotates. Then, the planetary gear 33 that meshes with the sun gear 32 rotates. At this time, since the planetary gear 33 is also meshed with the internal gear 35, rotational energy is transmitted to the internal gear 35. However, since the internal gear 35 is formed and fixed on the inner peripheral surface of the housing 11, the planetary gear is provided. 33 also performs a revolving motion. That is, each planetary gear 33 revolves around the sun gear 32 while rotating around the pivot supported by the carrier 34.

遊星歯車33の公転運動のエネルギーは、遊星歯車33を支持するキャリア34に伝達され、キャリア34に接続された出力軸36の下端側に配設されたピニオンギア40に回転エネルギーが伝達される。
ピニオンギア40は、旋回輪50の内輪51の内歯51aに噛合しているので、上記回転エネルギーを受けて内歯51aに沿って自転しつつ内輪51の中心に対して公転する。そして、ピニオンギア40の公転力は、ピニオンギア40が接続されている遊星歯車減速機30が取り付けられた旋回フレーム3aに伝わり、旋回フレーム3aに固定された外輪52が走行フレームの丸胴2aに固定された内輪51の周囲を回転することで、旋回フレーム3a即ち上部旋回体3が、下部走行体2上で旋回するようになっている。
The energy of the revolving motion of the planetary gear 33 is transmitted to the carrier 34 that supports the planetary gear 33, and the rotational energy is transmitted to the pinion gear 40 disposed on the lower end side of the output shaft 36 connected to the carrier 34.
Since the pinion gear 40 meshes with the inner teeth 51a of the inner ring 51 of the turning wheel 50, the pinion gear 40 revolves around the center of the inner ring 51 while receiving the rotation energy and rotating along the inner teeth 51a. The revolution force of the pinion gear 40 is transmitted to the turning frame 3a to which the planetary gear speed reducer 30 to which the pinion gear 40 is connected is attached, and the outer ring 52 fixed to the turning frame 3a is applied to the round body 2a of the traveling frame. The turning frame 3a, that is, the upper turning body 3 turns on the lower traveling body 2 by rotating around the fixed inner ring 51.

つまり、遊星歯車減速機30は、入力軸31から伝達された油圧モータ20の回転を減速し、出力軸36に設けられたピニオンギア40を大きなトルクをもって回転させるようになっている。そして、ピニオンギア40は、旋回輪50の内歯51aに沿って自転しつつ公転し、このときの公転力によって上部旋回体3が下部走行体2上で旋回するようになっている。   That is, the planetary gear reducer 30 decelerates the rotation of the hydraulic motor 20 transmitted from the input shaft 31 and rotates the pinion gear 40 provided on the output shaft 36 with a large torque. The pinion gear 40 revolves while rotating along the inner teeth 51a of the turning wheel 50, and the upper turning body 3 turns on the lower traveling body 2 by the revolution force at this time.

ここで、旋回装置10即ち動力伝達装置の回転源としては、上述のように油圧モータ20が利用されるのが一般的であるが、油圧モータ20は、旋回加速時や旋回減速時においてエネルギー損失(動力損失)が大きいという課題がある。
つまり、動力伝達装置の油圧回路C1を図6を用いて説明すると、この油圧回路C1は、エンジン出力で駆動される油圧ポンプ5から吐出された作動油がコントロール弁8を介して油圧モータ20へと供給される回路であって、作動油が油圧ポンプ5から油圧モータ20へと向かう吐出通路と、油圧モータ20から作動油タンク6へと還流する戻り通路とを有している。そして、コントロール弁8と油圧モータ20との間の吐出通路及び戻り通路を連通する通路には、油圧モータ20に内蔵されたリリーフ弁9a,9bが介装されている。
Here, as described above, the hydraulic motor 20 is generally used as the rotation source of the turning device 10, that is, the power transmission device. However, the hydraulic motor 20 has an energy loss during turning acceleration or turning deceleration. There is a problem that (power loss) is large.
In other words, the hydraulic circuit C 1 of the power transmission device will be described with reference to FIG. 6. The hydraulic circuit C 1 is configured such that hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 5 driven by engine output passes through the control valve 8. The hydraulic fluid supply circuit 20 has a discharge passage where hydraulic oil flows from the hydraulic pump 5 to the hydraulic motor 20 and a return passage where the hydraulic oil 20 returns to the hydraulic oil tank 6. Relief valves 9 a and 9 b built in the hydraulic motor 20 are interposed in a passage communicating the discharge passage and the return passage between the control valve 8 and the hydraulic motor 20.

油圧回路C1において、旋回加速時は、油圧モータ20を適正に加速させるため、油圧モータ20の負荷圧の最大値を一定に抑制するようにリリーフ弁9a,9bで一部の作動油を作動油タンク6へと還流することにより、油圧モータ20を過剰な負荷圧から保護しつつ滑らかな加速特性を得ている。言わば、リリーフ弁9a,9bは、その前後差圧と通過流量に応じた分の油圧エネルギーを熱エネルギーに変換している。リリーフ弁9a,9bからの戻り油は、作動油冷却用のオイルクーラを経て作動油タンク6に回収されるが、リリーフ弁9a,9bで発生した熱エネルギーはオイルクーラを通過するときに大気中に放出され、エネルギーの損失となっている。 In the hydraulic circuit C 1 , at the time of turning acceleration, in order to properly accelerate the hydraulic motor 20, some hydraulic oil is operated by the relief valves 9 a and 9 b so as to keep the maximum value of the load pressure of the hydraulic motor 20 constant. By returning to the oil tank 6, smooth acceleration characteristics are obtained while protecting the hydraulic motor 20 from excessive load pressure. In other words, the relief valves 9a and 9b convert hydraulic energy corresponding to the differential pressure before and after and the passage flow rate into heat energy. The return oil from the relief valves 9a and 9b is collected in the hydraulic oil tank 6 via an oil cooler for cooling the hydraulic oil, but the heat energy generated in the relief valves 9a and 9b is in the atmosphere when passing through the oil cooler. The energy is lost.

旋回減速時は、制動力として、リリーフ弁9a,9bにより油圧モータ20の負荷圧を一定に制御することで、油圧モータ20を過剰な負荷圧から保護しつつ、滑らかな減速特性を得ているので、旋回加速時と同様に、リリーフ弁9a,9bで油圧エネルギーは熱エネルギーに変換され、熱エネルギーはオイルクーラより大気中に放出され、エネルギーの損失となっている。   At the time of turning deceleration, a smooth deceleration characteristic is obtained while protecting the hydraulic motor 20 from excessive load pressure by controlling the load pressure of the hydraulic motor 20 to be constant by the relief valves 9a and 9b as braking force. Therefore, as in turning acceleration, hydraulic energy is converted into thermal energy by the relief valves 9a and 9b, and the thermal energy is released into the atmosphere from the oil cooler, resulting in energy loss.

また、従来のこうした遊星歯車減速機30では、減速比は固定される。したがって、微操作を行なうときには、油圧モータ20への流量を精密に制御しなくてはならず、コストがかかるという課題がある。
これらの課題に対し、例えば特許文献1及び特許文献2記載の技術のように、旋回装置の回転源を油圧モータから電気モータに置き換える技術が開発されている。
Further, in such a conventional planetary gear speed reducer 30, the reduction ratio is fixed. Therefore, when performing a fine operation, the flow rate to the hydraulic motor 20 must be precisely controlled, and there is a problem that it is expensive.
In response to these problems, for example, a technique for replacing the rotation source of the turning device from a hydraulic motor to an electric motor has been developed, as in the techniques described in Patent Document 1 and Patent Document 2.

旋回装置の回転源として電気モータを適用すれば、電気モータへの電流を制御することで、エネルギー損失を抑制しエンジン出力を抑制することができるとともに、滑らかな加速特性及び減速特性を得て微操作性を確保することができる。
特開2001−12274号公報 特開2004−190845号公報
If an electric motor is applied as the rotation source of the swivel device, it is possible to control the current to the electric motor, thereby suppressing energy loss and engine output, and obtaining smooth acceleration characteristics and deceleration characteristics. Operability can be ensured.
JP 2001-12274 A JP 2004-190845 A

しかしながら、電気モータで油圧ショベルを旋回させようとすると、電気モータにおいては連続運転で高トルクを出力することができないため、油圧ショベルで多用される壁面押し付け掘削など、長時間に亘って高トルクが必要な作業が困難である。
また、電気モータで前述の加速特性及び減速特性を得るためには、容量の大きな大型の電気モータが必要となり、コストがかかる。
However, if an electric motor is used to turn a hydraulic excavator, the electric motor cannot output high torque in continuous operation. Necessary work is difficult.
In addition, in order to obtain the aforementioned acceleration characteristics and deceleration characteristics with an electric motor, a large electric motor with a large capacity is required, which is expensive.

本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、簡素な構成で安価に製造することができ、かつ、エネルギー損失を抑制しながら小さなトルクを出力できるとともに大きなトルクも出力できるようにした、動力伝達装置及び作業機械を提供することを目的とする。   The present invention has been devised in view of such a problem, and can be manufactured at a low cost with a simple configuration, and can output a small torque and a large torque while suppressing energy loss. An object of the present invention is to provide a power transmission device and a work machine.

上記目的を達成するために、請求項1記載の本発明の動力伝達装置は、駆動源の回転を減速機により減速して出力する動力伝達装置であって、第1の駆動源としての油圧モータと、第2の駆動源としての電気モータと、前記電気モータの回転のエネルギーが伝達される太陽歯車,前記太陽歯車の外周に配置され前記太陽歯車に噛合する複数の遊星歯車,前記複数の遊星歯車の各自転軸を前記太陽歯車を中心として回転可能に支持するとともに前記油圧モータの回転のエネルギーが伝達されるキャリア,前記複数の遊星歯車の外周に配置され前記複数の遊星歯車と回転自在に噛合する内歯車,前記内歯車の回転のエネルギーが伝達される出力軸を有する遊星歯車機構の減速機とを備えたことを特徴としている。   In order to achieve the above object, a power transmission device according to a first aspect of the present invention is a power transmission device that decelerates and outputs rotation of a drive source by a reduction gear, and is a hydraulic motor as a first drive source. An electric motor as a second drive source, a sun gear to which rotation energy of the electric motor is transmitted, a plurality of planetary gears arranged on the outer periphery of the sun gear and meshing with the sun gear, the plurality of planets Each rotation shaft of the gear is rotatably supported around the sun gear, and a carrier to which the rotational energy of the hydraulic motor is transmitted, is arranged on the outer periphery of the plurality of planetary gears, and is rotatable with the plurality of planetary gears. It is characterized by comprising a meshing internal gear and a planetary gear mechanism reduction gear having an output shaft to which the rotational energy of the internal gear is transmitted.

請求項2記載の本発明の動力伝達装置は、駆動源の回転を減速機により減速して出力する動力伝達装置であって、第1の駆動源としての油圧モータと、第2の駆動源としての電気モータと、前記油圧モータの回転のエネルギーが伝達される太陽歯車,前記太陽歯車の外周に配置され前記太陽歯車に噛合する複数の遊星歯車,前記複数の遊星歯車の各自転軸を前記太陽歯車を中心として回転可能に支持するとともに前記電気モータの回転のエネルギーが伝達されるキャリア,前記複数の遊星歯車の外周に配置され前記複数の遊星歯車と回転自在に噛合する内歯車,前記内歯車の回転のエネルギーが伝達される出力軸を有する遊星歯車機構の減速機とを備えたことを特徴としている。   A power transmission device according to a second aspect of the present invention is a power transmission device that outputs the drive source by decelerating the rotation of the drive source with a speed reducer, as a first drive source and a second drive source. An electric motor, a sun gear to which rotation energy of the hydraulic motor is transmitted, a plurality of planetary gears arranged on the outer periphery of the sun gear and meshing with the sun gear, and the rotation axes of the plurality of planetary gears A carrier that is rotatably supported around a gear and transmits rotational energy of the electric motor, an internal gear that is disposed on an outer periphery of the plurality of planetary gears and is rotatably meshed with the planetary gears, and the internal gear And a reduction gear of a planetary gear mechanism having an output shaft to which the rotation energy is transmitted.

請求項3記載の本発明の動力伝達装置は、請求項1記載の動力伝達装置において、前記油圧モータは、前記キャリアに前記油圧モータの回転のエネルギーを入力するための油圧モータシャフトを有し、前記電気モータは、前記太陽歯車に前記電気モータの回転のエネルギーを入力するための電気モータシャフトを有し、前記電気モータシャフトは、径方向中心部において中空に形成された中空部を有し、前記油圧モータシャフトは、前記電気モータシャフトの前記中空部を貫通するように配設されていることを特徴としている。   A power transmission device according to a third aspect of the present invention is the power transmission device according to the first aspect, wherein the hydraulic motor has a hydraulic motor shaft for inputting rotational energy of the hydraulic motor to the carrier. The electric motor has an electric motor shaft for inputting energy of rotation of the electric motor to the sun gear, and the electric motor shaft has a hollow portion formed hollow at a central portion in a radial direction, The hydraulic motor shaft is disposed so as to penetrate the hollow portion of the electric motor shaft.

請求項4記載の本発明の動力伝達装置は、第1の駆動源としての油圧モータと、第2の駆動源としての電気モータと、前記油圧モータと前記電気モータとの動力が複合して入力されるとともに、入力された前記油圧モータと前記電気モータとの動力を減速して出力する減速機とを備えたことを特徴としている。
請求項5記載の本発明の作業機械は、請求項1〜4の何れか1項に記載の動力伝達装置を有する旋回装置と、下部走行体と、前記旋回装置により前記下部走行体上に旋回自在に結合された上部旋回体とを備えたことを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a power transmission device according to the present invention, wherein a hydraulic motor as a first drive source, an electric motor as a second drive source, and the power of the hydraulic motor and the electric motor are combined and input. And a speed reducer that decelerates and outputs the input power of the hydraulic motor and the electric motor.
A work machine according to a fifth aspect of the present invention is a turning device having the power transmission device according to any one of the first to fourth aspects, a lower traveling body, and a turn on the lower traveling body by the turning device. It is characterized by having an upper revolving body coupled freely.

請求項1又は2記載の本発明の動力伝達装置によれば、一つの遊星歯車機構の減速機に対して、簡素且つ安価な構成で油圧モータ及び電気モータという2つの駆動源を備えることができる。
また、油圧モータ及び電気モータを単独もしくは複合して利用することができる。つまり、油圧モータは回転させずに(即ち、静止状態で)最大トルクを長時間に亘って出すことができるため油圧モータの駆動により良好に大きなトルクを出力することができるとともに、電気モータの駆動によりエネルギー損失を抑制しながら小さなトルクを出力することができる。
According to the power transmission device of the first or second aspect of the present invention, two drive sources, that is, a hydraulic motor and an electric motor can be provided with a simple and inexpensive configuration with respect to a reduction gear of one planetary gear mechanism. .
Moreover, a hydraulic motor and an electric motor can be used alone or in combination. In other words, the maximum torque can be output over a long period of time without rotating the hydraulic motor (that is, in a stationary state), so that a large torque can be output favorably by driving the hydraulic motor, and the electric motor can be driven. Thus, it is possible to output a small torque while suppressing energy loss.

また、電気モータ及び油圧モータの出力合計が従来技術の油圧モータと同等の出力であれば、機体性能を変えずに出力の小さなコンポーネントを使用することができ、コストをより低減することができる。
請求項3記載の本発明の動力伝達装置によれば、油圧モータシャフトを電気モータシャフトの径方向中心部の中空部に貫通するように配設し、よりコンパクトな構成とすることができる。
Further, if the total output of the electric motor and the hydraulic motor is equivalent to that of the hydraulic motor of the prior art, a component with a small output can be used without changing the airframe performance, and the cost can be further reduced.
According to the power transmission device of the third aspect of the present invention, the hydraulic motor shaft can be disposed so as to penetrate through the hollow portion at the central portion in the radial direction of the electric motor shaft, whereby a more compact configuration can be achieved.

請求項4記載の本発明の動力伝達装置によれば、一つの減速機に対して、簡素且つ安価な構成で油圧モータ及び電気モータという2つの駆動源を備えることができる。
また、油圧モータ及び電気モータを単独もしくは複合して利用することができる。つまり、油圧モータは回転させずに最大トルクを長時間に亘って出すことができるため油圧モータの駆動により良好に大きなトルクを出力することができるとともに、電気モータの駆動によりエネルギー損失を抑制しながら小さなトルクを出力することができる。
According to the power transmission device of the present invention as set forth in claim 4, two drive sources of a hydraulic motor and an electric motor can be provided with a simple and inexpensive configuration with respect to one speed reducer.
Moreover, a hydraulic motor and an electric motor can be used alone or in combination. In other words, the maximum torque can be output for a long time without rotating the hydraulic motor, so that a large torque can be output satisfactorily by driving the hydraulic motor, and energy loss can be suppressed by driving the electric motor. A small torque can be output.

また、電気モータ及び油圧モータの出力合計が従来技術の油圧モータと同等の出力であれば、機体性能を変えずに出力の小さなコンポーネントを使用することができ、コストをより低減することができる。
請求項5記載の本発明の作業機械によれば、旋回装置の旋回の要求に応じて、油圧モータの駆動により高トルクの旋回操作を長時間することができるとともに、電気モータの駆動によりエネルギー損失なく小さなトルクを出力し微操作性を確保することができる。
Further, if the total output of the electric motor and the hydraulic motor is equivalent to that of the hydraulic motor of the prior art, a component with a small output can be used without changing the airframe performance, and the cost can be further reduced.
According to the work machine of the present invention as set forth in claim 5, in response to the turning request of the turning device, the turning operation of the high torque can be prolonged for a long time by driving the hydraulic motor, and the energy loss is caused by the driving of the electric motor. A small torque can be output and fine operability can be ensured.

以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
[一実施形態]
図1〜図3は本発明の一実施形態に係る動力伝達装置を示すもので、図1はその動力伝達装置を有する旋回装置の模式的な断面図、図2は図1のA−A矢視断面図、図3はその動力伝達装置の電気・油圧回路図である。なお、従来技術と同様の部材には同一の符号を付すとともに、図4を適宜用いて説明する。
本実施形態では、油圧ショベルの旋回装置に適用された動力伝達装置について説明する 。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[One Embodiment]
1 to 3 show a power transmission device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic sectional view of a turning device having the power transmission device, and FIG. 2 is an arrow AA in FIG. FIG. 3 is an electric / hydraulic circuit diagram of the power transmission device. Note that members similar to those in the prior art are denoted by the same reference numerals and will be described with reference to FIG. 4 as appropriate.
In the present embodiment, a power transmission device applied to a swing device for a hydraulic excavator will be described.

<構成>
図4に示すように、油圧ショベル1は、下部走行体2と、下部走行体2上に旋回自在に結合された上部旋回体3と、上部旋回体3から前方へ延出するように取り付けられた作業装置4とから構成されている。
<Configuration>
As shown in FIG. 4, the excavator 1 is attached to the lower traveling body 2, the upper revolving body 3 that is pivotably coupled to the lower traveling body 2, and the front revolving body 3 so as to extend forward. And the working device 4.

そして、下部走行体2と上部旋回体3との間に配設された旋回装置60(図4では符号10で示している)を備え、この旋回装置60により、上部旋回体3は下部走行体2に対して旋回するようになっている。
下部走行体2は、その骨格としての走行フレーム(図示略)と、走行フレームの中央部上面に設けられた、大径なリング状の丸胴2aとを有している。
Then, a turning device 60 (indicated by reference numeral 10 in FIG. 4) disposed between the lower traveling body 2 and the upper turning body 3 is provided. 2 to turn.
The lower traveling body 2 includes a traveling frame (not shown) as a skeleton thereof, and a large-diameter ring-shaped circular body 2a provided on the upper surface of the central portion of the traveling frame.

上部旋回体3は、その骨格としての旋回フレーム3aを有するとともに、旋回フレーム3a上に搭載されたエンジン(図示略)やエンジンにより駆動され作動油を吐出する油圧ポンプ5(図3参照)や作動油を貯留する作動油タンク6(図3参照)やオペレータが搭乗するキャブ7等を有している。
旋回装置60は、図1に示すように、その下端を旋回フレーム3a上に取り付けられ段付きの円筒状に形成されたハウジング11と、ハウジング11の上端側に配設された回転源としての油圧モータ20及び電気モータ70と、ハウジング11内に配設され油圧モータ20及び電気モータ70から入力された回転を減速して出力する遊星歯車減速機80と、ハウジング11の下端から下方に突出し、遊星歯車減速機80により減速された回転のエネルギーが伝達されるピニオンギア40と、ピニオンギア40の回転エネルギーが伝達されるリング状に形成された旋回輪50とから大略構成されている。ここで、油圧モータ20及び電気モータ70と遊星歯車減速機80とから、動力伝達装置が構成されている。なお、油圧モータ20は、例えば、時計回りを正転とし反時計回りを逆転として回転するようになっている。電気モータ70も同様に、時計回りを正転とし反時計回りを逆転として回転するようになっている。
The upper swing body 3 has a swing frame 3a as a skeleton thereof, an engine (not shown) mounted on the swing frame 3a, a hydraulic pump 5 (see FIG. 3) driven by the engine and discharging hydraulic oil, and an operation. It has a hydraulic oil tank 6 (see FIG. 3) for storing oil, a cab 7 on which an operator gets on, and the like.
As shown in FIG. 1, the swivel device 60 has a lower end mounted on the swivel frame 3 a and a stepped cylindrical housing 11, and a hydraulic pressure as a rotation source disposed on the upper end side of the housing 11. A motor 20 and an electric motor 70, a planetary gear reducer 80 disposed in the housing 11 and decelerating and outputting the rotation input from the hydraulic motor 20 and the electric motor 70, and projecting downward from the lower end of the housing 11, It is mainly composed of a pinion gear 40 to which the rotational energy decelerated by the gear reducer 80 is transmitted, and a turning wheel 50 formed in a ring shape to which the rotational energy of the pinion gear 40 is transmitted. Here, the hydraulic motor 20, the electric motor 70, and the planetary gear reducer 80 constitute a power transmission device. The hydraulic motor 20 rotates, for example, with clockwise rotation as normal rotation and counterclockwise rotation as reverse rotation. Similarly, the electric motor 70 rotates in the clockwise direction as the forward rotation and the counterclockwise direction as the reverse rotation.

電気モータ70は、電動機兼発電機として構成されており、動力伝達装置は、電気モータ70を回転駆動するための電力を電気モータ70へ供給するとともに電気モータ70で発電された電力を充電するバッテリ(蓄電器)90(図3参照)と、電気モータ70とバッテリ90との間の電流(交流電流の周波数)を制御するインバータ91(図3参照)とをさらに備えている。   The electric motor 70 is configured as an electric motor / generator, and the power transmission device supplies electric power for rotationally driving the electric motor 70 to the electric motor 70 and charges the electric power generated by the electric motor 70. (Accumulator) 90 (see FIG. 3) and an inverter 91 (see FIG. 3) for controlling the current (frequency of alternating current) between the electric motor 70 and the battery 90 are further provided.

また、電気モータ70のシャフト(以下、電気モータシャフトという)71は、径方向中心部において中空に形成された中空部71aを有している。そして、この電気モータシャフト71の中空部71aに油圧モータ20のシャフト(以下、油圧モータシャフトという)21が貫通している。
遊星歯車減速機80は、図2に示すように、ハウジング11の径方向中心に配置されるとともに電気モータシャフト71に接続され電気モータ70の回転エネルギー(第1回転エネルギー)が伝達される太陽歯車81と、太陽歯車81の外周に配置され太陽歯車81に噛合する複数(ここでは4つ)の遊星歯車82と、複数の遊星歯車82の各枢軸を太陽歯車81を中心として回転可能に支持するとともに油圧モータシャフト21に接続され油圧モータ20の回転エネルギー(第2回転エネルギー)が伝達されるキャリア83と、複数の遊星歯車82の外周に配置され複数の遊星歯車82と回転自在に噛合する内歯車84と、内歯車84に接続され内歯車84の回転を回転エネルギーとしてピニオンギア40に伝達し出力する出力軸85とを有している。
Further, a shaft (hereinafter referred to as an electric motor shaft) 71 of the electric motor 70 has a hollow portion 71a formed hollow at the central portion in the radial direction. A shaft (hereinafter referred to as a hydraulic motor shaft) 21 of the hydraulic motor 20 passes through the hollow portion 71 a of the electric motor shaft 71.
As shown in FIG. 2, the planetary gear speed reducer 80 is arranged at the radial center of the housing 11 and is connected to the electric motor shaft 71 to transmit the rotational energy (first rotational energy) of the electric motor 70. 81, a plurality (four in this case) of planetary gears 82 arranged on the outer periphery of the sun gear 81 and meshing with the sun gear 81, and the pivot axes of the plurality of planetary gears 82 are rotatably supported around the sun gear 81. In addition, the carrier 83 is connected to the hydraulic motor shaft 21 and transmits the rotational energy (second rotational energy) of the hydraulic motor 20, and is disposed on the outer periphery of the plurality of planetary gears 82 so as to freely mesh with the plurality of planetary gears 82. A gear 84 and an output shaft 85 connected to the internal gear 84 and transmitting the rotation of the internal gear 84 as rotational energy to the pinion gear 40 for output. It is.

内歯車84は、図5に示す従来技術の遊星歯車減速機30と異なり固定されておらず、したがって、本遊星歯車減速機80は、電気モータシャフト71と油圧モータシャフト21という二つの入力軸と、一つの出力軸85とを有している。
旋回輪50は、丸胴2aと旋回フレーム3aとの間に設けられており、丸胴2aの上面に固着された内輪51と、旋回フレーム3aの下面に固着された外輪52と、内輪51と外輪52との間に配設された複数の鋼球53とにより構成されている。
The internal gear 84 is not fixed unlike the prior art planetary gear reducer 30 shown in FIG. 5, and therefore the planetary gear reducer 80 includes two input shafts, an electric motor shaft 71 and a hydraulic motor shaft 21. , One output shaft 85.
The turning wheel 50 is provided between the round body 2a and the turning frame 3a. The inner ring 51 fixed to the upper surface of the round body 2a, the outer ring 52 fixed to the lower surface of the turning frame 3a, the inner ring 51, A plurality of steel balls 53 are provided between the outer ring 52 and the outer ring 52.

内輪51の内周側には、その全周に亘ってピニオンギア40が噛合する内歯51aが形成されている。そして、丸胴2aに固着された内輪51の周囲を外輪52が回転することにより、外輪52に取り付けられた旋回フレーム3a即ち上部旋回体3が、旋回軸を中心として下部走行体2上で旋回するようになっている。
ここで、旋回装置60の動力伝達装置の油圧・電気回路C2について図3を用いて説明すると、油圧・電気回路C2は、油圧ポンプ5から吐出された作動油がコントロール弁8を介して油圧モータ20へと供給される油圧回路C3(図3中に実線で示す)と、電気モータ70を有する電気回路C4(図3中に破線で示す)とを有している。そして、油圧・電気回路C2では、油圧モータ20及び電気モータ70が遊星歯車減速機80に対して並列に接続され、旋回装置60は、油圧モータ20及び電気モータ70それぞれが単独でも遊星歯車減速機80を介して上部旋回体3を旋回可能であるとともに、油圧モータ20及び電気モータ70が複合して遊星歯車減速機80を介して上部旋回体3を旋回可能になっている。
Inner teeth 51 a with which the pinion gear 40 meshes are formed on the inner peripheral side of the inner ring 51. Then, when the outer ring 52 rotates around the inner ring 51 fixed to the round body 2a, the turning frame 3a attached to the outer ring 52, that is, the upper turning body 3 turns on the lower traveling body 2 around the turning axis. It is supposed to be.
Here, the hydraulic / electric circuit C 2 of the power transmission device of the turning device 60 will be described with reference to FIG. 3. In the hydraulic / electric circuit C 2 , the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 5 passes through the control valve 8. A hydraulic circuit C 3 (indicated by a solid line in FIG. 3) supplied to the hydraulic motor 20 and an electric circuit C 4 having an electric motor 70 (indicated by a broken line in FIG. 3) are provided. In the hydraulic / electric circuit C 2 , the hydraulic motor 20 and the electric motor 70 are connected in parallel to the planetary gear speed reducer 80, and the turning device 60 includes the planetary gear speed reduction even if each of the hydraulic motor 20 and the electric motor 70 is independent. The upper turning body 3 can be turned via the machine 80, and the upper turning body 3 can be turned via the planetary gear speed reducer 80 by combining the hydraulic motor 20 and the electric motor 70.

油圧回路C3は、作動油が油圧ポンプ5から油圧モータ20へと向かう吐出通路と、油圧モータ20から作動油タンク6へと還流する戻り通路と、コントロール弁8から引出された吐出通路及び戻り通路を連通する上流側の連通路及び下流側の連通路とを有している。
上流側の連通路上には、無負荷弁12が介装されている。無負荷弁12は、コントロール弁8から引き出された上記の吐出通路及び戻り通路を短絡させて連通させることができるようになっている。つまり、無負荷弁12は、通常は閉止状態(閉状態)となっているが、油圧モータ20を空回りさせる必要がある場合には開状態となり、油圧モータ20への作動油の供給を遮断することができるようになっている。
The hydraulic circuit C 3 includes a discharge passage from which the hydraulic oil flows from the hydraulic pump 5 to the hydraulic motor 20, a return passage through which the hydraulic oil 20 returns to the hydraulic oil tank 6, a discharge passage drawn from the control valve 8, and a return passage An upstream communication passage and a downstream communication passage communicating with the passage are provided.
A no-load valve 12 is interposed on the upstream communication path. The no-load valve 12 can communicate with the discharge passage and the return passage drawn from the control valve 8 by short-circuiting. That is, the no-load valve 12 is normally in a closed state (closed state), but is opened when the hydraulic motor 20 needs to be idled, and the supply of hydraulic oil to the hydraulic motor 20 is shut off. Be able to.

また、下流側の連通路上には、油圧モータ20に内蔵され、油圧モータ20の負荷圧を一定に制御するように一部の作動油を作動油タンク6へと還流させるリリーフ弁9a,9bが介装されている。
一方、電気回路C4は、電気モータ70と、バッテリ90と、電気モータ70とバッテリ90との間に介装され電流を制御するインバータ91とを備えている。
In addition, relief valves 9 a and 9 b that are incorporated in the hydraulic motor 20 and return a part of the hydraulic oil to the hydraulic oil tank 6 so as to control the load pressure of the hydraulic motor 20 to be constant are provided on the downstream communication path. It is intervened.
On the other hand, the electric circuit C 4 includes an electric motor 70, a battery 90, and an inverter 91 that is interposed between the electric motor 70 and the battery 90 and controls current.

インバータ91は、油圧モータ20により遊星歯車減速機80を駆動する定常旋回時はバッテリ90の充電状況によって電気モータ70を発電機として機能させることでバッテリ90を充電させるとともに、旋回減速時は電気モータ70を発電機として機能させることで旋回運動エネルギー(慣性エネルギー)を電気エネルギーに変換してバッテリ90を充電させる機能を有している。   The inverter 91 charges the battery 90 by causing the electric motor 70 to function as a generator according to the charging state of the battery 90 during steady turning when the planetary gear speed reducer 80 is driven by the hydraulic motor 20, and at the time of turning deceleration, By causing 70 to function as a generator, the battery 90 is charged by converting turning kinetic energy (inertial energy) into electric energy.

<作用・効果>
本発明の一実施形態にかかる動力伝達装置及び動力伝達装置を有する旋回装置は上述のように構成されているので、以下のような作用・効果がある。
動力伝達装置は、電気モータシャフト71が太陽歯車81にスプライン結合し、油圧モータシャフト21がキャリア83にスプライン結合しているので、簡素且つ安価な構成で、一つの遊星歯車減速機80に対して、電気モータ70と油圧モータ20との2つの異なる回転源の回転エネルギーを入力することができる。つまり、一つの遊星歯車減速機80を電気モータ70と油圧モータ20とで共用するようにしたので、電気モータ70専用の減速機や油圧モータ20専用の減速機が不要となり、装置の小型化及び軽量化を図りコストを抑制することができる。
<Action and effect>
Since the power transmission device and the turning device having the power transmission device according to the embodiment of the present invention are configured as described above, the following operations and effects are obtained.
In the power transmission device, the electric motor shaft 71 is splined to the sun gear 81, and the hydraulic motor shaft 21 is splined to the carrier 83. The rotational energy of two different rotational sources of the electric motor 70 and the hydraulic motor 20 can be input. That is, since one planetary gear speed reducer 80 is shared by the electric motor 70 and the hydraulic motor 20, a speed reducer dedicated to the electric motor 70 and a speed reducer dedicated to the hydraulic motor 20 are not required, and the apparatus can be downsized. The weight can be reduced and the cost can be reduced.

また、電気モータシャフト71の中空部71aに油圧モータシャフト21が貫通しているので、よりコンパクトな構成とすることができる。
また、電気モータ70及び油圧モータ20を状況に応じて単独で回転駆動したり複合して回転駆動したりすることで、動力伝達装置は、電気モータ70の利点と油圧モータ20の利点とを両方奏することができ、大きなトルクを出力することができるとともにエネルギー損失なく小さなトルクを出力することができる。
Further, since the hydraulic motor shaft 21 passes through the hollow portion 71a of the electric motor shaft 71, a more compact configuration can be achieved.
Further, the electric power transmission device can rotate both the electric motor 70 and the hydraulic motor 20 independently or in combination with each other depending on the situation, so that the power transmission device can provide both the advantages of the electric motor 70 and the advantages of the hydraulic motor 20. And can output a large torque and output a small torque without energy loss.

そして、動力伝達装置を有する油圧ショベル1の旋回装置60は、旋回加速時の初回の微操作時には、無負荷弁12を開状態に制御して(上流側の連通路を連通させて)油圧モータ20への作動油の供給を遮断するとともに電気モータ70のみを回転駆動し電気モータ70の出力を制御すれば、油圧モータ20のリリーフ弁9a,9bからのエネルギー損失がなくなるので、エネルギー効率を良好にすることができる。また、電気モータ70起動後すぐに一瞬だけ無負荷弁12を開状態とすれば、遊星歯車減速機80のバックラッシュを抑制することができる。   Then, the swing device 60 of the hydraulic excavator 1 having the power transmission device controls the no-load valve 12 to be in an open state (by communicating the upstream communication path) during the first fine operation during swing acceleration. If the supply of hydraulic oil to the motor 20 is cut off and only the electric motor 70 is driven to rotate and the output of the electric motor 70 is controlled, energy loss from the relief valves 9a and 9b of the hydraulic motor 20 is eliminated. Can be. Further, if the no-load valve 12 is opened for a moment immediately after the electric motor 70 is started, backlash of the planetary gear reducer 80 can be suppressed.

そして、ある程度加速した場合には、無負荷弁12を閉状態に制御して(上流側の連通路を連通させず)油圧モータ20へ作動油を供給し、油圧モータ20も複合して回転駆動し回転数及びトルクを上昇させる。
さらに、加速が進み定常回転に達した定常旋回時には、油圧モータ20のみ回転駆動するとともに電気モータ70を発電機として作用させ、油圧モータ20の余剰エネルギーをバッテリ90に充電することができる。そして、定常旋回時に油圧モータ20を利用すれば、油圧モータ20は回転させずに(即ち、静止状態で)最大トルクを長時間に亘って出力可能な特性を有しているので、壁面押付け掘削等の高トルクが必要な作業も長時間行なうことができる。
When the vehicle is accelerated to some extent, the no-load valve 12 is controlled to be closed (without connecting the upstream communication path) to supply hydraulic oil to the hydraulic motor 20, and the hydraulic motor 20 is also combined to rotate. Then, increase the rotation speed and torque.
Furthermore, at the time of steady turning where acceleration has advanced and reached steady rotation, only the hydraulic motor 20 can be driven to rotate, and the electric motor 70 can act as a generator to charge the battery 90 with excess energy from the hydraulic motor 20. If the hydraulic motor 20 is used during steady turning, the hydraulic motor 20 has a characteristic capable of outputting the maximum torque for a long time without rotating (that is, in a stationary state). Work requiring high torque such as can be performed for a long time.

また、旋回減速時には、油圧モータ20のみ回転駆動するとともに電気モータ70を発電機として作用させ、上部旋回体3の旋回に係る慣性エネルギーをバッテリ90に充電することができ、エネルギー損失を抑制することができる。
そして、旋回減速時に電気モータ70を発電機として作用させた場合、制動力による慣性エネルギーが電気モータ70の発電機としての容量を超えるエネルギーであった場合には、無負荷弁12を開状態として油圧モータ20のリリーフ弁9a,9bを作動させて、電気モータ70を保護することができる。
Further, at the time of turning deceleration, only the hydraulic motor 20 is driven to rotate, and the electric motor 70 is made to act as a generator so that inertial energy related to turning of the upper turning body 3 can be charged to the battery 90, thereby suppressing energy loss. Can do.
When the electric motor 70 is operated as a generator during turning deceleration, the no-load valve 12 is opened when the inertial energy due to the braking force exceeds the capacity of the electric motor 70 as a generator. The electric motor 70 can be protected by operating the relief valves 9 a and 9 b of the hydraulic motor 20.

また、微操作時には、油圧モータ20を一方向に回転駆動するとともに電気モータ70を油圧モータ20と逆方向に回転駆動する(例えば、油圧モータ20を正転駆動する一方、電気モータ70を逆転駆動する)ことで、無段階変速機とすることができ、微操作性をより向上させることができる。
つまり、微操作時に油圧モータ20に圧油を給排して油圧モータ20を回転駆動すると第2回転エネルギーが発生し、第2回転エネルギーは油圧モータシャフト21からキャリア83に伝達され、キャリア83は自転する。すると、キャリア83に支持される遊星歯車82が公転運動を行なう。同時に、電気モータ70に電流を流して電気モータ70を回転駆動すると第1回転エネルギーが発生し、第1回転エネルギーは電気モータシャフト71から太陽歯車81に伝達され、太陽歯車81が自転する。すると、太陽歯車81に噛合する遊星歯車82が自転運動を行なう。つまり、遊星歯車82は、自転運動するとともに公転運動を行なう。
Further, at the time of fine operation, the hydraulic motor 20 is driven to rotate in one direction and the electric motor 70 is driven to rotate in the opposite direction to the hydraulic motor 20 (for example, the hydraulic motor 20 is driven forward and the electric motor 70 is driven reversely. By doing so, a continuously variable transmission can be obtained, and fine operability can be further improved.
That is, when the hydraulic motor 20 is rotationally driven by supplying and discharging hydraulic oil to the hydraulic motor 20 during fine operation, second rotational energy is generated, and the second rotational energy is transmitted from the hydraulic motor shaft 21 to the carrier 83. Rotate. Then, the planetary gear 82 supported by the carrier 83 performs a revolving motion. At the same time, when an electric current is passed through the electric motor 70 and the electric motor 70 is rotationally driven, first rotational energy is generated. The first rotational energy is transmitted from the electric motor shaft 71 to the sun gear 81, and the sun gear 81 rotates. Then, the planetary gear 82 that meshes with the sun gear 81 rotates. That is, the planetary gear 82 rotates and revolves.

そして、内歯車84は固定されていないので、内歯車84は遊星歯車82の自転,公転運動を受け回転する。ここで、第1回転エネルギーと第2回転エネルギーの向きと大きさを適宜設定することで、出力軸85と接続する内歯車84の回転方向と回転数を決定することができる。
即ち、油圧モータ20への流量制御に加えて電気モータ70への電流制御を行なうことで、遊星歯車減速機80による減速比と回転方向とを決定することができ、遊星歯車減速機80を無段階変速機とすることができる。
Since the internal gear 84 is not fixed, the internal gear 84 is rotated by the rotation and revolution of the planetary gear 82. Here, by appropriately setting the directions and magnitudes of the first rotational energy and the second rotational energy, the rotational direction and the rotational speed of the internal gear 84 connected to the output shaft 85 can be determined.
That is, by controlling the current to the electric motor 70 in addition to the flow control to the hydraulic motor 20, the reduction ratio and the rotation direction by the planetary gear reducer 80 can be determined. It can be a stepped transmission.

そして、このように減速比が決定された回転のエネルギーは、内歯車84に接続された出力軸85の下端側に配設されたピニオンギア40に伝達される。
ピニオンギア40は、旋回輪50の内輪51の内歯51aに噛合しているので、上記回転エネルギーを受けて内歯51aに沿って公転しつつ自転する。そして、ピニオンギア40の公転力は、ピニオンギア40が接続されている遊星歯車減速機80が取り付けられた旋回フレーム3aに伝わり、旋回フレーム3aに固定された外輪52が剛球53を介して丸胴2aに固定された内輪51の周囲を回転することで、旋回フレーム3a即ち上部旋回体3を、下部走行体2上で旋回させることができる。
The rotational energy whose reduction ratio is determined in this way is transmitted to the pinion gear 40 disposed on the lower end side of the output shaft 85 connected to the internal gear 84.
Since the pinion gear 40 meshes with the inner teeth 51a of the inner ring 51 of the turning wheel 50, the pinion gear 40 receives the rotation energy and rotates while revolving along the inner teeth 51a. The revolution force of the pinion gear 40 is transmitted to the turning frame 3 a to which the planetary gear speed reducer 80 to which the pinion gear 40 is connected is attached, and the outer ring 52 fixed to the turning frame 3 a is connected to the round cylinder via the rigid ball 53. The turning frame 3a, that is, the upper turning body 3 can be turned on the lower traveling body 2 by rotating around the inner ring 51 fixed to 2a.

また、電気モータ70及び油圧モータ20の出力合計が、従来技術の旋回装置10に利用された油圧モータ20単独の出力と同等であれば、機体性能を変えずに出力の小さなコンポーネントを使用することができ、よりコストを低減させることができる。
なお、ここで、遊星歯車減速機80について、4個の遊星歯車82を有する1段式の遊星歯車減速機を例に挙げて説明したが、遊星歯車減速機はこのようなものに限定されず、遊星歯車の個数や各歯車の歯数や段数等は適宜設定されることが好ましい。
Further, if the total output of the electric motor 70 and the hydraulic motor 20 is equal to the output of the hydraulic motor 20 alone used in the conventional turning device 10, a component with a small output is used without changing the airframe performance. And cost can be further reduced.
Here, the planetary gear reducer 80 has been described by taking a single-stage planetary gear reducer having four planetary gears 82 as an example. However, the planetary gear reducer is not limited to this. The number of planetary gears, the number of teeth of each gear, the number of steps, etc. are preferably set as appropriate.

[その他]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
例えば、上記実施形態では、電気モータ70の第1回転エネルギーは太陽歯車81に伝達され、油圧モータ20の第2回転エネルギーはキャリア83に伝達される構成としたが、電気モータ70の第1回転エネルギーがキャリア83に伝達され、油圧モータ20の第2回転エネルギーが太陽歯車81に伝達される構成としても良い。この場合、油圧モータシャフト20のモータシャフト21が径方向中心部において中空に形成された中空部を有するとともに、電気モータシャフト71が油圧モータシャフト21の中空部を貫通するように配設されることが好ましい。
[Others]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, in the above-described embodiment, the first rotational energy of the electric motor 70 is transmitted to the sun gear 81, and the second rotational energy of the hydraulic motor 20 is transmitted to the carrier 83. The energy may be transmitted to the carrier 83, and the second rotational energy of the hydraulic motor 20 may be transmitted to the sun gear 81. In this case, the motor shaft 21 of the hydraulic motor shaft 20 has a hollow portion formed hollow at the center in the radial direction, and the electric motor shaft 71 is disposed so as to penetrate the hollow portion of the hydraulic motor shaft 21. Is preferred.

また、上記実施形態では、減速機として遊星歯車機構のものを採用したが、減速機の構成はこれに限らず、例えば、ポンプインペラ,タービンランナ及びステータ等を有する油圧トルクコンバータからなる減速機を適宜変形して採用しても良いし、数種類のギアを備えギアを切り替えて選択する多段変速機を採用しても良いし、プーリやベルト等からなる無段変速機を採用しても良い。   In the above embodiment, the planetary gear mechanism is used as the speed reducer. However, the structure of the speed reducer is not limited to this. For example, a speed reducer composed of a hydraulic torque converter having a pump impeller, a turbine runner, a stator, and the like is used. It may be modified as appropriate, a multi-stage transmission that includes several types of gears and switches and selects gears, or a continuously variable transmission including pulleys, belts, and the like may be employed.

また、上記実施形態では、バッテリ90やインバータ91を備えて電気モータ70で発電された電力をバッテリ90に充電できるようになっているが、特に上記実施形態のようなバッテリ90を備えず、電気モータ70は、単に電動機として機能し、バッテリ90に限らない電源から電力を供給されて回転駆動されても良い。
また、上記実施形態では、油圧ショベル1の旋回装置10に本発明の動力伝達装置を適用した場合について説明したが、本発明の動力伝達装置は、クレーン等の作業機械やその他の旋回機構などにも適用することが可能である。
Moreover, in the said embodiment, although the battery 90 and the inverter 91 are provided and the electric power generated with the electric motor 70 can be charged to the battery 90, the battery 90 like especially the said embodiment is not provided, but an electric The motor 70 simply functions as an electric motor, and may be driven to rotate by being supplied with power from a power source not limited to the battery 90.
Moreover, although the case where the power transmission device of the present invention was applied to the swing device 10 of the excavator 1 was described in the above embodiment, the power transmission device of the present invention is applied to a work machine such as a crane or other swing mechanism. Can also be applied.

本発明の一実施形態に係る動力伝達装置を有する旋回装置を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the turning apparatus which has the power transmission device which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る動力伝達装置を有する旋回装置を示す図であって、図1のA−A矢視断面図である。It is a figure which shows the turning apparatus which has the power transmission device which concerns on one Embodiment of this invention, Comprising: It is AA arrow sectional drawing of FIG. 本発明の一実施形態に係る動力伝達装置の電気・油圧回路図である。1 is an electric / hydraulic circuit diagram of a power transmission device according to an embodiment of the present invention. 従来技術に係る動力伝達装置を有する旋回装置を搭載した油圧ショベルを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the hydraulic excavator carrying the turning apparatus which has a power transmission device based on a prior art. 従来技術に係る旋回装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the turning apparatus which concerns on a prior art. 従来技術に係る動力伝達装置の油圧回路図である。It is a hydraulic circuit diagram of the power transmission device according to the prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1 油圧ショベル(作業機械)
2 下部走行体
2a 丸胴
3 上部旋回体
3a 旋回フレーム
4 作業装置
5 油圧ポンプ
6 作動油タンク
7 キャブ
8 コントロール弁
9a,9b リリーフ弁
10 旋回装置
11 ハウジング(減速機ボディ)
12 無負荷弁
20 油圧モータ(旋回モータ,動力伝達装置の一構成要素)
21 油圧モータシャフト(入力軸)
30 遊星歯車減速機(動力伝達装置の一構成要素)
31 入力軸
32 太陽歯車
33 遊星歯車
34 キャリア
35 内歯車
36 出力軸
40 ピニオンギア
50 旋回輪(旋回ベアリング)
51 内輪
51a 内歯
52 外輪
53 鋼球
60 旋回装置
70 電気モータ(旋回モータ,動力伝達装置の一構成要素)
71 電気モータシャフト(入力軸)
80 遊星歯車減速機(動力伝達装置の一構成要素)
81 太陽歯車
82 遊星歯車
83 キャリア
84 内歯車
85 出力軸
90 バッテリ(蓄電器)
91 インバータ
1 Excavator (work machine)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 Lower traveling body 2a Round body 3 Upper revolving body 3a Revolving frame 4 Working device 5 Hydraulic pump 6 Hydraulic oil tank 7 Cab 8 Control valve 9a, 9b Relief valve 10 Turning device 11 Housing (reduction gear body)
12 No-load valve 20 Hydraulic motor (swing motor, one component of power transmission device)
21 Hydraulic motor shaft (input shaft)
30 planetary gear reducer (one component of power transmission device)
31 Input shaft 32 Sun gear 33 Planetary gear 34 Carrier 35 Internal gear 36 Output shaft 40 Pinion gear 50 Slewing wheel (slewing bearing)
51 Inner ring 51a Inner tooth 52 Outer ring 53 Steel ball 60 Turning device 70 Electric motor (a component of the turning motor and power transmission device)
71 Electric motor shaft (input shaft)
80 planetary gear reducer (component of power transmission device)
81 sun gear 82 planetary gear 83 carrier 84 internal gear 85 output shaft 90 battery (capacitor)
91 Inverter

Claims (5)

駆動源の回転を減速機により減速して出力する動力伝達装置であって、
第1の駆動源としての油圧モータと、
第2の駆動源としての電気モータと、
前記電気モータの回転のエネルギーが伝達される太陽歯車,前記太陽歯車の外周に配置され前記太陽歯車に噛合する複数の遊星歯車,前記複数の遊星歯車の各自転軸を前記太陽歯車を中心として回転可能に支持するとともに前記油圧モータの回転のエネルギーが伝達されるキャリア,前記複数の遊星歯車の外周に配置され前記複数の遊星歯車と回転自在に噛合する内歯車,前記内歯車の回転のエネルギーが伝達される出力軸を有する遊星歯車機構の減速機とを備えた
ことを特徴とする、動力伝達装置。
A power transmission device that decelerates and outputs the rotation of a drive source with a speed reducer,
A hydraulic motor as a first drive source;
An electric motor as a second drive source;
A sun gear to which energy of rotation of the electric motor is transmitted, a plurality of planetary gears arranged on the outer periphery of the sun gear and meshing with the sun gear, and the rotation shafts of the plurality of planetary gears are rotated around the sun gear. A carrier that is capable of supporting and transmitting rotational energy of the hydraulic motor, an internal gear that is disposed on an outer periphery of the plurality of planetary gears and rotatably meshes with the planetary gears, and a rotational energy of the internal gear is A power transmission device comprising a planetary gear mechanism reduction gear having an output shaft to be transmitted.
駆動源の回転を減速機により減速して出力する動力伝達装置であって、
第1の駆動源としての油圧モータと、
第2の駆動源としての電気モータと、
前記油圧モータの回転のエネルギーが伝達される太陽歯車,前記太陽歯車の外周に配置され前記太陽歯車に噛合する複数の遊星歯車,前記複数の遊星歯車の各自転軸を前記太陽歯車を中心として回転可能に支持するとともに前記電気モータの回転のエネルギーが伝達されるキャリア,前記複数の遊星歯車の外周に配置され前記複数の遊星歯車と回転自在に噛合する内歯車,前記内歯車の回転のエネルギーが伝達される出力軸を有する遊星歯車機構の減速機とを備えた
ことを特徴とする、動力伝達装置。
A power transmission device that decelerates and outputs the rotation of a drive source with a speed reducer,
A hydraulic motor as a first drive source;
An electric motor as a second drive source;
A sun gear to which the energy of rotation of the hydraulic motor is transmitted, a plurality of planetary gears arranged on the outer periphery of the sun gear and meshing with the sun gear, and the rotation shafts of the plurality of planetary gears are rotated about the sun gear. A carrier capable of supporting and transmitting rotational energy of the electric motor, an internal gear disposed on the outer periphery of the plurality of planetary gears and rotatably meshing with the planetary gears, and rotational energy of the internal gears. A power transmission device comprising a planetary gear mechanism reduction gear having an output shaft to be transmitted.
前記油圧モータは、前記キャリアに前記油圧モータの回転のエネルギーを入力するための油圧モータシャフトを有し、
前記電気モータは、前記太陽歯車に前記電気モータの回転のエネルギーを入力するための電気モータシャフトを有し、
前記電気モータシャフトは、径方向中心部において中空に形成された中空部を有し、
前記油圧モータシャフトは、前記電気モータシャフトの前記中空部を貫通するように配設されている
ことを特徴とする、請求項1記載の動力伝達装置。
The hydraulic motor has a hydraulic motor shaft for inputting rotational energy of the hydraulic motor to the carrier,
The electric motor has an electric motor shaft for inputting rotation energy of the electric motor to the sun gear,
The electric motor shaft has a hollow portion formed hollow at the center in the radial direction,
The power transmission device according to claim 1, wherein the hydraulic motor shaft is disposed so as to penetrate the hollow portion of the electric motor shaft.
第1の駆動源としての油圧モータと、
第2の駆動源としての電気モータと、
前記油圧モータと前記電気モータとの動力が複合して入力されるとともに、入力された前記油圧モータと前記電気モータとの動力を減速して出力する減速機とを備えた
ことを特徴とする、動力伝達装置。
A hydraulic motor as a first drive source;
An electric motor as a second drive source;
The power of the hydraulic motor and the electric motor is input in combination, and a speed reducer that decelerates and outputs the power of the input hydraulic motor and the electric motor. Power transmission device.
請求項1〜4の何れか1項に記載の動力伝達装置を有する旋回装置と、
下部走行体と、
前記旋回装置により前記下部走行体上に旋回自在に結合された上部旋回体とを備えた
ことを特徴とする、作業機械。
A turning device having the power transmission device according to any one of claims 1 to 4,
A lower traveling body,
A work machine comprising: an upper swing body that is pivotably coupled to the lower traveling body by the swing device.
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