JP2018076967A - ショベル - Google Patents

Abstract

【課題】旋回駆動装置の運転終了後、直ちに正確に潤滑油のオイル点検を行うことができる旋回駆動装置及び旋回減速機を提供すること。
【解決手段】旋回モータと、該旋回モータの出力軸の回転を減速させる旋回減速機と、を備えるショベルであって、前記旋回減速機は、第１歯車機構と、
前記第１歯車機構を収容する第１ギヤケースと、該第１ギヤケースに配設される第１検油管と、前記第１ギヤケースの内部と前記第１検油管を連通する第１連通部と、該第１連通部が接続されている位置より高い前記第１ギヤケースの位置と、前記第１検油管の高い位置を接続する第２連通部と、を備える。
【選択図】図４

Description

本開示は、ショベル及び旋回減速機に関する。

従来、旋回用駆動モータと、この駆動モータの駆動軸に歯車機構を取り付けて構成した減速機を有する旋回駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、この種の減速機の内部には、歯車機構を構成する歯車同士の摩擦を低減する潤滑油が供給可能にされている。そして、該潤滑油のオイル点検を行うために、検油管が設けられている構成の旋回駆動装置も知られている。

そして、旋回用駆動モータが回転することにより、減速機の内部の潤滑油は温度が上昇するため体積膨張を起こし、減速機室内の上部領域である空気室の圧力が上昇する。

特開２０１３−２１３５１３号公報

ショベルのオペレータは、旋回駆動装置の運転終了後、即座にオイル点検を行うことがある。しかし、旋回用駆動モータを静止させても、モータ内部の温度は直ちに下がるわけではないため熱の影響で圧力が高い状態でしばらく維持される。上昇したままの減速機室内の空気室の圧力により減速機室内の油面が押し下がり、その分、検油管側に潤滑油が移動し、検油管側の油面は上昇した状態である。空気室の温度が下がっていくのに合わせて減速機室内の油面が上昇し、そして、検油管側の油面は元に戻る。

運転終了後、適当な時間を経過させないとオイル点検ができないとすると、オペレータの作業性が悪化してしまう。

本開示の一局面によれば、旋回モータと、該旋回モータの出力軸の回転を減速させる旋回減速機と、を備えるショベルであって、前記旋回減速機は、 第１歯車機構と、前記第１歯車機構を収容する第１ギヤケースと、該第１ギヤケースに配設される第１検油管と、前記第１ギヤケースの内部と前記第１検油管を連通する第１連通部と、該第１連通部が接続されている位置より高い前記第１ギヤケースの位置と、前記第１検油管の高い位置を接続する第２連通部と、を備える、ショベルが提供される。

本開示によれば、旋回駆動装置の運転終了後、直ちに正確に潤滑油のオイル点検を行うことができるショベル及び旋回減速機を提供することができる。

本実施形態に係る建設機械の側面図である。 図１に示す建設機械の駆動系の構成を示すブロック図である。 図１に示す建設機械に組み込まれる旋回駆動装置の構成を示すブロック図である。 図３に示す旋回駆動装置の内部構造図である。 旋回用電動機が回転しているときの旋回駆動装置の状態を示す、要部を拡大した断面図である。 旋回用電動機の回転が停止した直後の旋回駆動装置の状態を示す、要部を拡大した断面図である。 旋回用電動機の回転が停止しているときの旋回駆動装置の状態を示す、要部を拡大した断面図である。 図３に示す旋回駆動装置の構成を示す斜視図である。

以下、添付図面を参照しながら実施例について詳細に説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

まず、本発明の一実施形態による旋回駆動装置が組み込まれたショベルの全体構成及び駆動系の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る建設機械の側面図である。なお、図１においては、建設機械の一例としてショベルを示す。本発明の一実施形態による旋回駆動装置は、旋回体を旋回する機構を有する建設機械に組み込むことができる。

図１に示すショベルの下部走行体１には、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には、ブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端には、アーム５が取り付けられ、アーム５の先端には、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。上部旋回体３には、キャビン１０が設けられ、且つエンジン等の動力源が搭載される。

本実施形態に係るショベルには、電動機を用いた電動旋回用の旋回駆動装置及び油圧モータを用いた油圧旋回用の旋回駆動装置を用いることができる。以下、ショベルに電動旋回の旋回駆動装置が搭載される場合について説明する。

なお、図１に示すショベルは、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ショベルである。しかしながら、本発明は、電動旋回を採用した任意のショベルに適用でき、例えば外部電源から電力が供給される電気駆動式ショベルにも適用できる。

図２は図１に示すショベルの駆動系の構成を示すブロック図である。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されている。

機械式駆動部としてのエンジン１１と、アシスト駆動部としての電動発電機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の出力軸には、油圧ポンプとしてメインポンプ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。

コントロールバルブ１７は、ハイブリッド式ショベルにおける油圧系の制御を行う制御装置である。下部走行体１用の油圧モータ１Ａ（右用）及び１Ｂ（左用）、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は、高圧油圧ラインを介してコントロールバルブ１７に接続される。

電動発電機１２には、インバータ１８を介して、蓄電器としてのキャパシタを含む蓄電系（蓄電装置）１２０が接続される。蓄電系１２０には、インバータ２０を介して電動作業要素としての旋回用電動機２１が接続されている。旋回用電動機２１の出力軸２１ｂ（モータ軸）には、レゾルバ２２、及び旋回減速機２４が接続される。旋回減速機２４の出力軸２４Ａにはメカニカルブレーキ２３が接続される。旋回用電動機２１と、レゾルバ２２と、メカニカルブレーキ２３と、旋回減速機２４とにより、負荷駆動系として旋回駆動装置４０が構成される。ここで、旋回用電動機２１が上部旋回体３を旋回駆動するための旋回用電動モータに相当し、メカニカルブレーキ２３が上部旋回体３に機械的にブレーキをかけておくブレーキ装置に相当する。

操作装置２６は、レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、ペダル２６Ｃを含む。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る。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、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実現される装置である。

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、旋回用電動機２１の駆動制御を行う。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操作装置２６を操作した場合の操作量を表す信号に相当する。

コントローラ３０は、電動発電機１２の運転制御（電動（アシスト）運転又は発電運転の切り替え）を行うと共に、蓄電系１２０の昇降圧コンバータを駆動制御することによりキャパシタの充放電制御を行う。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（電動（アシスト）運転又は発電運転）、及び旋回用電動機２１の運転状態（力行運転又は回生運転）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替制御を行い、これによりキャパシタの充放電制御を行う。また、コントローラ３０は、後述のようにキャパシタに充電する量（充電電流又は充電電力）の制御も行なう。

上述のような構成のショベルによる作業では、上部旋回体３を旋回駆動するために、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が駆動される。旋回用電動機２１の出力軸２１ｂの回転力は、旋回減速機２４とメカニカルブレーキ２３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、図１に示すショベルに組み込まれる旋回駆動装置４０の構成を示すブロック図である。上述のように、旋回駆動装置４０は、駆動源としての電動モータである旋回用電動機２１を含む。旋回用電動機２１の出力軸側には旋回減速機２４が接続される。

具体的には、旋回減速機２４は、第１旋回減速機２４−１及び第２旋回減速機２４−２の２段構成を有する。第１旋回減速機２４−１及び第２旋回減速機２４−２は、それぞれ遊星減速機で構成される。より具体的には、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としてのブレーキディスクが設けられる。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に組み付けられる。そして、第２旋回減速機２４−２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、図３に示す旋回駆動装置の内部構造図である。

また、図４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を構成する部分の断面図である。本実施形態では、第１旋回減速機２４―１を構成する遊星減速機の太陽歯車４２が、旋回用電動機２１の出力軸２１ｂに固定されている。太陽歯車４２は３つの遊星歯車４４のそれぞれに係合している。遊星歯車４４のそれぞれは、ピン４４ａを介して第１旋回減速機２４−１の出力軸を構成する遊星キャリア４６に回転可能に支持されている。そして、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に係合している。

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に固定されており、自ら回転することはできない。一方、出力軸を構成する遊星キャリア４６は、第１ギヤケース５０に対して、ベアリング５６を介して回転可能に支えられている。第２ギヤケース５２は、後述する変換アダプタ１１０を介して第１ギヤケース５０に固定されている。

なお、上述の第１旋回減速機２４−１は、各歯車を潤滑するための潤滑油が、密閉される構造を有する。この密閉は、エンドプレート２１ａ、本体部５０ａ、歯車連結部材５０ｂ（第２部材）、スプリング押さえ部材９０（第１部材）によって行われる。本体部５０ａ、歯車連結部材５０ｂ（第２部材）及びスプリング押さえ部材９０（第１部材）は第１ギヤケース５０を構成する。

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を構成する歯車連結部材５０ｂの内面に形成された内歯歯車４８に係合されている。そして、遊星歯車４４の回転力で内歯歯車４８が形成された歯車連結部材５０ｂが回転しようとする。ところが、歯車連結部材５０ｂはスプリング押え部材９０に固定されているので、回転することはできない。その結果、遊星歯車４４を支持しながら自ら回転可能に支持されている遊星キャリア４６の方が回転する。以上のような歯車作用により、旋回用電動機２１の出力軸２１ｂの回転が減速されて遊星キャリア４６から出力される。

次に、メカニカルブレーキ２３を構成するブレーキディスクの構造について説明する。ブレーキディスク６０は、固定部である第１ギヤケース５０を構成する本体部５０ａと出力軸である遊星キャリア４６との間に形成される。遊星キャリア４６の外周から遊星キャリア４６の回転半径方向外側に向けてブレーキディスク６０が延在する。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の軸方向には移動可能である。具体的には、ブレーキディスク６０は、例えばスプライン接続のような接続構造を介して遊星キャリア４６に接続されている。

ブレーキディスク６０の上下両側には、ブレーキプレート６２が配置されている。ブレーキプレート６２は、固定部である本体部５０ａに対して回転はできないが、遊星キャリア４６の軸方向には移動可能である。具体的には、ブレーキプレート６２は、例えばスプライン接続のような接続構造を介して第２ギヤケース５２の内面側に接続されている。上側のブレーキプレート６２の上には、ピストン６４が、遊星キャリア４６の軸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側のブレーキプレート６２に押し付けられている。本実施形態は、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。

ブレーキプレート６２とブレーキディスク６０とは、遊星キャリア４６の軸方向に移動可能である。そのため、上側のブレーキプレート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。ブレーキプレート６２とブレーキディスク６０の表面は摩擦係数の大きな被膜に覆われている。そして、ブレーキディスク６０が上下のブレーキプレート６２により挟まれて押圧されることで、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ブレーキディスク６０に作用する。また、ブレーキディスク６０は遊星キャリア４６に対して回転できないように接続されている。そのため、ブレーキディスク６０に作用するブレーキ力が遊星キャリア４６に加わるブレーキ力となる。

ピストン６４と本体部５０ａとの間には、作動油を供給可能な油圧空間６８が形成され、油圧空間６８にブレーキ解除ポート６９が接続されている。また、ピストン６４と本体部５０ａとの間にはＯリング等のシール部材９１が配置され、油圧空間６８内の作動油が漏れ出ないようにシールしている。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に油圧を供給すると、ピストン６４が油圧により押し上げられて、ブレーキプレート６２を押圧する力が無くなり、ブレーキは解除される。

以上のような構成の第１旋回減速機２４−１において、本実施形態では、歯車連結部材５０ｂの上面に凹部が形成され、該凹部の底面に複数の貫通孔が形成されている。この貫通孔のそれぞれに上述のスプリング６６が挿入されている。各スプリング６６の下端は、歯車連結部材５０ｂの貫通孔から突出し、ピストン６４に形成された穴の底面に当接している。そして、歯車連結部材５０ｂの凹部には、スプリング押え部材９０が嵌合している。スプリング押え部材９０は、複数のボルト９２により歯車連結部材５０ｂに締め付けられて固定されている。

スプリング押え部材９０が歯車連結部材５０ｂの凹部内に固定される前は、各スプリング６６の上端は凹部の底面から上方に突出している。したがって、スプリング押え部材９０を歯車連結部材５０ｂの凹部内に固定する際に、各スプリング６６はスプリング押え部材９０により押圧されて圧縮される。スプリング押え部材９０を歯車連結部材５０ｂの上面に固定すると、各スプリング６６は、スプリング押え部材９０とピストン６４との間に挟まれて圧縮された状態となっている。このときの各スプリング６６の復元力（スプリング力）が、ピストン６４（すなわち、ブレーキプレート６２）をブレーキディスク６０に押し付ける力となり、遊星キャリア４６に加わるブレーキ力となる。

スプリング押え部材９０が歯車連結部材５０ｂの凹部内に固定された状態では、スプリング押え部材９０全体が凹部内に収容される。そのため、スプリング押え部材９０は、旋回用電動機２１のエンドプレート２１ａ（フランジとも称する）に当接する歯車連結部材５０ｂの合わせ面から突出することはない。したがって、歯車連結部材５０ｂの合わせ面のみが旋回用電動機２１のエンドプレート２１ａに当接する。ただし、スプリング押え部材９０の上面にはＯリング等のシール部材９３が配置され、歯車連結部材５０ｂ内の遊星歯車４４を潤滑・冷却する潤滑油が漏れ出ないようにシールしている。また、スプリング押え部材９０の下面にもＯリング等のシール部材９４が配置され、スプリング６６が収容された部分に充填された潤滑油が漏れ出ないようにシールしている。同様に、本体部５０ａと歯車連結部材５０ｂとの間にもＯリング等のシール部材９５が配置され、スプリング６６が収容された部分に充填された潤滑油が漏れ出ないようにシールしている。

次に、図５乃至図７を参照しながら、旋回駆動装置４０における回転駆動力の伝達について説明する。なお、図５は、旋回用電動機が回転しているときの旋回駆動装置の状態を示す、要部を拡大した断面図である。また、図６は、旋回用電動機の回転が停止した直後の旋回駆動装置の状態を示す、要部を拡大した断面図である。また、図７は、旋回用電動機の回転が停止しているときの旋回駆動装置の状態を示す、要部を拡大した断面図である。

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を含む遊星歯車機構で構成される（第１歯車機構）。また、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を含む遊星歯車機構で構成される（第２歯車機構）。

第１旋回減速機２４−１において、太陽歯車４２は、旋回用電動機２１の出力軸２１ｂに固定され、遊星歯車４４と係合する。遊星歯車４４は、第１ギヤケース５０を構成する歯車連結部材５０ｂの内壁に形成された内歯歯車４８と太陽歯車４２との間で自転しながら公転する。本実施形態では、第１旋回減速機２４−１は、３つの遊星歯車４４を有する。３つの遊星歯車４４のそれぞれは、自転しながら公転することによって遊星キャリア４６を回転させる。なお、遊星キャリア４６は、第１旋回減速機２４−１の出力軸を構成する。

また、本実施形態では、太陽歯車４２及び３つの遊星歯車４４のそれぞれは、はすば歯車で構成され、内歯歯車４８は、はすば内歯車（不図示）で構成される。なお、はすば歯車は、やまば歯車を含む。やまば歯車は、ねじれ方向が逆向きのはすば歯車を組み合わせた構成を有するためである。はすば内歯車についても同様である。また、太陽歯車４２及び３つの遊星歯車４４のそれぞれは、平歯車に比べてかみ合い率の高い歯車であれば、はすば歯車以外の他の歯車が用いられてもよい。内歯歯車４８についても同様である。この構成により、旋回駆動装置４０は、旋回減速機２４が発生させる騒音及び振動を低減させることができる。複数の歯が常時かみ合い滑らかな動きが実現されるためである。

第２旋回減速機２４−２を構成する第２歯車機構のうち、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、遊星歯車８４と係合する。遊星歯車８４は、第２ギヤケース５２の内壁に形成された内歯歯車８８と太陽歯車８２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を有する。３つの遊星歯車８４のそれぞれは、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。なお、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。

また、本実施形態では、太陽歯車８２及び３つの遊星歯車８４のそれぞれは、平歯車で構成され、内歯歯車８８は、内歯平歯車で構成される。第２旋回減速機２４−２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。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、太陽歯車８２及び３つの遊星歯車８４のそれぞれは、平歯車に比べてかみ合い率の高いはすば歯車で構成されてもよい。内歯歯車８８についても同様である。この構成により、旋回駆動装置４０は、旋回減速機２４が発生させる騒音及び振動をさらに低減させることができる。

このように、本実施形態では、旋回駆動装置４０は、高速段である第１旋回減速機２４−１がはすば歯車で構成され、低速段である第２旋回減速機２４−２が平歯車で構成される。そのため、旋回駆動装置４０は、騒音及び振動の低減を実現しながらも比較的低い製造コストで製造され得る。具体的には、旋回駆動装置４０は、比較的高い回転速度のため比較的大きな騒音及び振動を発生させる第１旋回減速機２４−１をはすば歯車で構成することによって騒音及び振動の低減を実現できる。そして、騒音及び振動の低減は、オペレータの疲労や不快感を低減させることができる。また、旋回駆動装置４０は、比較的低い回転速度のため比較的小さな騒音及び振動しか発生させない第２旋回減速機２４−２を平歯車で構成することによって、はすば歯車を採用する場合に比べ、製造コストの増大を抑制できる。なお、同様の効果を得るために、高速段である第１旋回減速機２４−１がはすば歯車で構成され、低速段である第２旋回減速機２４−２が平歯車で構成されてもよい。

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。

具体的には、旋回駆動装置４０は、図５に示すように、出力軸２１ｂの時計回りの高速・低トルクの回転に応じて、遊星歯車４４を反時計回りに自転させながら時計回りに公転させ、遊星キャリア４６を時計回りに回転させる。そして、旋回駆動装置４０は、遊星キャリア４６の時計回りの回転に応じて、遊星歯車８４を反時計回りに自転させながら時計回りに公転させ、遊星キャリア８６、すなわち、出力軸４０Ａを時計回りに低速・高トルクで回転させる。出力軸２１ｂが反時計回りに回転する場合も、各歯車の回転方向が逆になることを除き、同様である。

旋回駆動装置４０は、旋回用電動機２１のエンドプレート２１ａ、本体部５０ａ、歯車連結部材５０ｂ、スプリング押さえ部材９０で密閉される空間ＳＰ１を有する。そして、出力軸２１ｂには、図示しないオイルシールが装着され、遊星キャリア４６にはオイルシール５７が装着される。空間ＳＰ１は、太陽歯車４２、遊星歯車４４、遊星キャリア４６、ブレーキディスク６０、ブレーキプレート６２、及びピストン６４を収容し、細かいドットパターンで表される潤滑油ＬＢ１（第１潤滑油）が供給されている。また、空間ＳＰ１は、第１連通部７２ａ及び第２連通部７２ｂを介して第１検油管７０ａに接続される。さらに、空間ＳＰ１は、第３連通部７２ｃを介してバッファタンク７８に接続される。

具体的には、第１検油管７０ａは、第１連通部７２ａ、本体部５０ａに形成される連通路を介して、空間ＳＰ１の下部領域と連通されている。また、第１検油管７０ａの上部領域は、第２連通部７２ｂ、スプリング押え部材９０の内部に形成される連通路を介して、空間ＳＰ１の上部領域（以下「第１上部空間」という）と連通されている。また、バッファタンク７８は、第３連通部７２ｃ、スプリング押え部材９０の内部に形成される連通路を介して、第１上部空間と連通されている。

バッファタンク７８が上記位置に配置されていることにより、旋回駆動装置４０の静止時に、バッファタンク７８に移動した第１潤滑油ＬＢ１を第１上部空間内に直ちに戻すことができる。これによって、上記太陽歯車４２等は、潤滑油の供給を受けることができ、潤滑油不足を生じることはなく、歯車の焼き付きをより効果的に防止できる。

また、旋回駆動装置４０は、第２ギヤケース５２で密閉される空間ＳＰ２を有する。遊星キャリア８６には、図示しないオイルシールが装着される。空間ＳＰ２は、太陽歯車８２、遊星歯車８４、及び、遊星キャリア８６を収容し、粗いドットパターンで表される潤滑油ＬＢ２（第２潤滑油）が供給されている。なお、第２潤滑油ＬＢ２は、オイルシール５７によって第１潤滑油ＬＢ１から隔離されている。また、第２潤滑油ＬＢ２は、第１潤滑油ＬＢ１と同じ種類の潤滑油であってもよく、異なる種類の潤滑油であってもよい。例えば、旋回駆動装置４０は、高回転用の第１潤滑油ＬＢ１を、低回転用の第２潤滑油ＬＢ２とは異なる種類の潤滑油としてもよい。

従来構造の旋回駆動装置４０を運転することにより、旋回減速機の内部の潤滑油は温度が上昇するため体積膨張を起こし、減速機内の上部領域である空気室の圧力が上昇する。この潤滑油の温度上昇は、旋回駆動装置４０を静止させても、直ちに下がるわけではない。そのため、この上昇した圧力に伴い、旋回減速機内の潤滑油の油面が押し下がり、その分、検油管側に潤滑油が移動するという現象が生じる。

ところが、検油管側に移動した潤滑油によって減速機室は完全に密閉されるため、体積膨張により上昇した圧力が、空気室内において保持されることになる。その結果、旋回駆動装置４０を静止させても、検油管内の潤滑油を減速機室内に直ちに戻すことができず、運転終了後、適当な時間を経過させないとオイル点検ができない。また、潤滑油のオイル点検時に検油管を開放するときに、潤滑油が吹き零れる恐れがある。

減速機内の空気室（第１上部空間）の空気抜きを行うため、空気抜き用のプラグを設けることも考えられるが、旋回駆動装置４０を静止させる都度、プラグを取り外して該空気室の空気抜きを行うのは、オペレータにとって非常に煩わしい。

そこで、本実施形態に係る旋回駆動装置４０は、第１検油管７０ａ側に、空間ＳＰ１内の過渡な圧力上昇及び潤滑油の吹き零れを阻止する機構を設けている。具体的には、第１検油管７０ａの上部領域を大気圧に開放し、該上部領域と、空間ＳＰ１の上部領域（第１上部空間）を、第２連通部７２ｂを介して連通している。そのため、第１上部空間内部の空気が、検油管７０ａの上部領域を介して外部に排出される。これによって、第１上部空間内部の圧力が低下し易くなり、第１検油管７０ａ及びバッファタンク７８内部の第１潤滑油ＬＢ１は、空間ＳＰ１内部に戻り易くなる。

第１検油管７０ａ及びバッファタンク７８内部の第１潤滑油ＬＢ１は、第１上部空間の圧力が低下することにより、何れからも同時に戻ろうとする。つまり、複数の経路から同時に戻る。つまり、一旦外部に排出された潤滑油が内部に戻ってくる経路が多ければ多いほど、素早く第１潤滑油ＬＢ１が戻り、直ちにオイル点検できる。今回の実施例では、第１検油管７０ａ及びバッファタンク７８から戻ってくるが、更に増やして３つ以上にして、戻り経路を増加させてもよい。

第２旋回減速機２４−２については、第１旋回減速機２４−１と基本的に構成が同じであるため、説明は省略する。

なお、第１連通部７２ａ乃至第３連通部７２ｃは何れも、絞り等によって潤滑油の流れが規制されない非規制状態でもよい。

また、遊星キャリア４６には、ブレーキディスク６０の半径方向内側から第１潤滑油ＬＢ１を供給できるように油路７４が設けられる。油路７４により、旋回駆動装置４０は、ブレーキディスク６０の表面に沿った第１潤滑油ＬＢ１の流れを形成でき、ブレーキディスク６０を効率的に冷却できる。

なお、本実施形態では、２つのブレーキプレート６２の間に１つのブレーキディスク６０が配置されるが、複数のブレーキディスク６０を用いる構成が採用されてもよい。具体的には、４つのブレーキプレート６２のそれぞれの間に３つのブレーキディスク６０のそれぞれが配置される構成が採用されてもよい。この場合、油路７４は、遊星キャリア４６の回転軸近くまで延び、１又は複数の開口を通じて太陽歯車４２の下にある空間ＳＰ１の一部に接続されてもよい。

そして、旋回用電動機２１が回転すると、図５に示すように、第１旋回減速機２４−１用の歯車の遠心力により空間ＳＰ１内の第１潤滑油ＬＢ１がすり鉢状の油面を形成する。空間ＳＰ１内の第１潤滑油ＬＢ１は、回転する遊星キャリア４６及びブレーキディスク６０による上記遠心ポンプ作用により、空間ＳＰ１の上部領域（第１上部空間）に接続される第２連通部７２ｂ及び第３連通部７２ｃに送り込まれる。具体的には、すり鉢状に形成された第１潤滑油ＬＢ１の油面の上面が、第２連通部７２ｂ及び第３連通部７２ｃに到達することにより、第１潤滑油ＬＢ１が、第１検油管７０ａ及びバッファタンク７８にそれぞれ移動する。

旋回用電動機２１の回転が停止すると、図６に示すように、すり鉢状の油面を形成していた空間ＳＰ１内の第１潤滑油ＬＢ１は、空間ＳＰ１内で水平な油面を形成する。そして、遊星キャリア４６及びブレーキディスク６０の回転による遠心ポンプ作用が消失する。そのため、第２連通部７２ｂ内の第１潤滑油ＬＢ１が第１上部空間に排出される。

そして、バッファタンク７８内の第１潤滑油ＬＢ１は、第３連通部７２ｃを通じて第１上部空間に排出されると共に、第１検油管７０ａ内の第１潤滑油ＬＢ１は、油面が安定するまで、第１連通部７２ａを通じて空間ＳＰ１に排出される。

その結果、オペレータは、旋回駆動装置４０の運転終了後、直ちに正確に、第１旋回減速機２４−１内の第１潤滑油ＬＢ１のオイル点検を行うことができる。

なお、本実施形態においては、バッファタンク７８の上部に、ブリーザー（不図示）を設けることにより、該バッファタンク７８上部領域の圧力が過渡に上昇しないようにしている。

第２旋回減速機２４−２においても、第１旋回減速機２４−１と同様に、第２検油管７０ｂが設けられている。具体的には、第２旋回減速機２４−２には、第２検油管７０ｂと空間ＳＰ２の下部領域を連通する第４連通部７２ｄが配設されている。また、第２検油管７０ｂの上部領域と空間ＳＰ２の上部領域（以下「第２上部空間」という）を連通する第５連通部７２ｅが配設されている。そして、第２検油管７０ｂの構造は、第１検油管７０ａの構造と基本的に同じであるため、第１旋回減速機２４−１の場合と同様に、第２検油管７０ｂに排出された第２潤滑油ＬＢ２を、空間ＳＰ２に円滑に戻すことが可能となる。これによって、第２潤滑油ＬＢ２のオイル点検を直ちに正確に行うことができる。

第２旋回減速機２４−２の構造は、第１旋回減速機２４−１と基本的に同じであるため、詳細な説明は省略する。

ところで、第１旋回減速機２４−１と異なり、第２旋回減速機２４−２には、バッファタンク７８が接続されていない。これは、第２旋回減速機２４−２には、空間ＳＰ２の上部領域（第２上部空間）を大きく確保することができるスペースがあるからである。そのため、第２潤滑油ＬＢ２の体積膨張分を、この第２上部空間で吸収することが可能であり、バッファタンクを設ける必要は無いからである（図４乃至図７参照）。なお、第２上部空間を小さくして、第２旋回減速機２４−２の外部にバッファタンクを配設してもよい。

次に、旋回駆動装置４０の静止時における初期油面の位置について説明する。以下では、第１旋回減速機２４−１の内部に供給されている第１潤滑油ＬＢ１の初期油面の位置について説明する。第２旋回減速機２４−２の内部に供給される第２潤滑油ＬＢ２の初期油面の位置については、第１旋回減速機２４−１と基本的に同じであるため、説明は省略する。

第１歯車機構を構成する太陽歯車４２、遊星歯車４４、内歯歯車４８のうち何れかの歯車の底面に浸かっている油面の位置をＬｍｉｎとし、上面に浸かっている油面の位置をＬｍａｘとする。第１潤滑油ＬＢ１の初期油面Ｌ１は、ＬｍａｘとＬｍｉｎとの間に位置するように設定するのが好ましい。

これによって、旋回用電動機２１の回転が停止している場合であっても、太陽歯車４２及び遊星歯車４４、内歯歯車４８等の一部は、第１潤滑油ＬＢ１に浸かることになり、さらに効果的に歯車の焼き付きを防止できる。

なお、図５乃至図７においては、第２連通部７２ｂは、第１歯車機構を構成する太陽歯車４２等のうち何れかの歯車の上面よりも上の位置で第１旋回減速機２４−１に接続している場合を図示しているが、本発明はこの構成に限定されるものではない。第１連通部７２ａが接続されている位置より高い第１ギヤケース５０の位置と、第１検油管７０ａの高い位置が接続されていればよい。

図５乃至図７においては、第２連通部７２ｂは、初期油面Ｌ１よりも上方の位置で第１旋回減速機２４−１に接続している場合を図示している。第２検油管７０ｂと空間ＳＰ２の上部領域（第２上部空間）を連通する第５連通部７２ｅについても、上述と同様の位置に接続している。

これは、該初期油面よりも下部の位置に第５連通部７２ｅを設けると、無駄な潤滑油（第２潤滑油）がバッファタンク７８内に流入してしまうからである。バッファタンク７８は、潤滑油の体積膨張時に、該膨張分の潤滑油を吸収する機能を有する。そのため、潤滑油の体積膨張が生じていない旋回用電動機２１が静止時（通常時）の潤滑油は流入させない方が好ましい。

さらに、本実施形態においては、第１検油管７０ａの上部領域は大気圧に開放ように構成されている。具体的には、上部が開口している筒状体７０ｃを天板７０ｄで塞ぎ、この天板７０ｄに連通管７０ｅを挿入している。そのため、第１検油管７０ａ及びバッファタンク７８内部の第１潤滑油ＬＢ１は、空間ＳＰ１内部に戻り易くなる。その結果、上記太陽歯車４２等は、直ちに潤滑油の供給を受けることができ、潤滑油不足を生じることはなく、歯車の焼き付きをより効果的に防止できる。

なお、本実施形態においては、第１検油管７０ａを第１旋回減速機２４−１の外部に配設しているため、第１潤滑油ＬＢ１を効率的に冷却でき、第１検油管７０ａの上部領域内の圧力を効率的に降下させることができる。

さらに、本実施形態では、第１検油管７０ａとバッファタンク７８は互いに位置をずらすことができるように構成されている。

具体的には、バッファタンク７８は、第１ギヤケース５０を構成するスプリング押え部材９０に配設され、第１検油管７０ａは、第１ギヤケース５０を構成する本体部５０ａに配設されている。スプリング押え部材９０及び本体部５０ａは着脱可能に、２箇所以上の接合位置（不図示）で接合されている。スプリング押え部材９０の接合位置は、旋回電動機２１の出力軸２１ｂ（モータ軸）を中心とした同一円周上に配置されている。本体部５０ａの接合位置は、スプリング押え部材９０の接合位置と対応する位置に形成されており、スプリング押え部材９０と本体部５０ａの各々の接合位置を合わせることによって、ボルト等の締結部１２２にて締結する。

上記接合位置は、隣接する前記接合位置間の円弧の長さが等しくなるように配置されている。

そのため、本体部５０ａとスプリング押え部材９０の接合位置が合うように、旋回用電動機２１の出力軸２１ｂを中心として回転すれば、バッファタンク７８と第１検油管７０ａの位置をずらすことができる。なお、第２連通部７２ｂは、スプリング押え部材９０から着脱することができ、バッファタンク７８と第１検油管７０ａの位置をずらすときは、予め、第２連通部７２ｂをスプリング押え部材９０から取り外しておく。そして、ずらした後に、例えば、長い第２連通部７２ｂを用意し、スプリング押え部材９０に形成されている連通路と該第２連通部７２ｂを接続する。

第１検油管７０ａと第２検油管７０ｂも互いに位置をずらすことができるように構成されている。本体部５０ａ及び第２ギヤケース５２は着脱可能に、２以上の接合位置で接合されている。第２ギヤケース５２は変換アダプタ１１０（図５乃至図８参照）を介して、本体部５０ａと接合されている。第２ギヤケース５２及び変換アダプタ１１０の接合位置は、本体部５０ａの接合位置と対応する位置に形成されている。本体部５０ａと第２ギヤケース５２の各々の接合位置を合わせることによって、ボルト等の締結部１２２にて締結する。

上記接合位置は、隣接する前記接合位置間の円弧の長さが等しくなるように配置されている。上述同様、本体部５０ａと第２ギヤケース５２の接合位置が合うように、旋回用電動機２１の出力軸２１ｂを中心として回転すれば第１検油管７０ａと第２検油管７０ｂの位置をずらすことができる。

旋回駆動装置４０は以上のように構成されているため、各検油管７０ａ、７０ｂ、バッファタンク７８を、それぞれ独立して干渉しないような位置にずらすことができる。これによって、機種の異なるショベルに旋回駆動装置４０を搭載するときに、他の部品の配置関係や配管状況等に応じて、適宜、検油管とバッファタンクの位置をずらすことができ、機種の異なるショベルに共通の旋回駆動装置４０を採用することが可能になる。再設計から始めなくてもよいため、設計工数の削減につながる。

また、上述したように、旋回用電動機２１の回転時に、すり鉢状に形成された第１潤滑油ＬＢ１の油面の上面が、第２連通部７２ｂに到達することにより、第１潤滑油ＬＢ１が、第１検油管７０ａに移動する。そうすると、第１検油管７０ａは、第２連通部７２ｂの接続位置に油面の位置が維持されるように油面の調整を行う。すなわち、第１検油管７０ａは、遠心ポンプ作用により、第１潤滑油ＬＢ１が第１検油管７０ａに移動するが、油面の調整を行うために、第２連通部７２ｂから流入した第１潤滑油ＬＢ１は、第１連通部７２ａから流出し、空間ＳＰ１内に戻される。この現象は、空間ＳＰ１の上部領域（第１上部空間）の圧力の方が、空間ＳＰ１の下部領域の圧力よりも高くなるために生じる。

以上のように、第１潤滑油ＬＢ１は循環作用も有するため、潤滑油不足による歯車の焼き付きが生じるという現象をより効果的に防止することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳説したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

上述の実施形態では、旋回駆動装置４０は、連通部を第１ギヤケース５０及び第２ギヤケース５２のそれぞれの内部に形成しているが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、これら第１及び第２ギヤケース５０、５２のそれぞれの内表面に形成される連通溝を含んでいてもよい。

また、上述の実施形態では、上部が開口している筒状体７０ｃを天板７０ｄで塞ぎ、この天板７０ｄに連通管７０ｅを挿入することによって、第１検油管７０ａの上部領域を大気圧に開放する場合を、例示して説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、第１検油管７０ａを、上部が開口している筒状体７０ｃで構成し、第１検油管７０ａの上部領域を大気圧に開放してもよい。

また、旋回駆動装置４０は、第１旋回減速機２４−１及び第２旋回減速機２４−２の２段構成を有する場合を例示して説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、高速段、中速段及び低速段の３段により構成されていてもよいし、３段以上の構成であってもよい。

また、本実施形態に係る旋回減速機は、遊星減速機を例示して説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、旋回減速機は、サイクロ減速機により構成されていてもよい。

また、本実施形態に係る旋回駆動装置４０は、旋回モータの一例として旋回用電動機２１により駆動される、電動駆動の電動旋回形旋回駆動装置を例示して説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、油圧モータにより駆動する油圧駆動形旋回駆動装置であってもよい。

１・・・下部走行体 １Ａ、１Ｂ・・・油圧モータ ２・・・旋回機構 ３・・・上部旋回体 ４・・・ブーム ５・・・アーム ６・・・バケット ７・・・ブームシリンダ ８・・・アームシリンダ ９・・・バケットシリンダ １０・・・キャビン（操縦室） 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（旋回モータ） 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 ２５・・・パイロットライン ２６・・・操作装置 ２６Ａ、２６Ｂ・・・レバー ２６Ｃ・・・ペダル ２７、２７ａ、２８・・・油圧ライン 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・・・太陽歯車 ４４、８４・・・遊星歯車 ４４ａ、８４ａ・・・ピン ４６、８６・・・遊星キャリア ４８、８８・・・内歯歯車 ５０・・・第１ギヤケース ５０ａ・・・本体部 ５０ｂ・・・本体部５２・・・第２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 ６８・・・油圧空間 ６９・・・ブレーキ解除ポート ７０ａ・・・第１検油管 ７０ｂ・・・第２検油管 ７１ａ・・・筒状体 ７１ｂ・・・天板 ７１ｃ・・・連通管（空気抜きチューブ） ７２ａ・・・第１連通部 ７２ｂ・・・第２連通部 ７２ｃ・・・第３連通部 ７２ｄ・・・第４連通部 ７２ｅ・・・第５連通部 ７４・・・油路 ７６・・・熱交換手段 ７８・・・バッファタンク ９０・・・スプリング押え部材（第１部材） ９１、９３、９４、９５・・・シール部材 ９２・・・ボルト １１０・・・変換アダプタ １２０・・・蓄電系

本開示は、ショベルに関する。

本開示の一局面によれば、旋回モータと、該旋回モータの出力軸の回転を減速させる旋回減速機と、を備え、前記旋回減速機は、歯車機構と、前記歯車機構を収容するギヤケースと、前記ギヤケースの内部と前記ギヤケースの外部との間で、前記歯車機構を潤滑する潤滑油を循環させるブレーキディスクと、を備える、ショベルが提供される。

本開示によれば、旋回駆動装置の運転終了後、直ちに正確に潤滑油のオイル点検を行うことができるショベルを提供することができる。

Claims (14)

1. 旋回モータと、該旋回モータの出力軸の回転を減速させる旋回減速機と、を備えるショベルであって、
   前記旋回減速機は、
   第１歯車機構と、
   前記第１歯車機構を収容する第１ギヤケースと、
   該第１ギヤケースに配設される第１検油管と、
   前記第１ギヤケースの内部と前記第１検油管を連通する第１連通部と、
   該第１連通部が接続されている位置より高い前記第１ギヤケースの位置と、前記第１検油管の高い位置を接続する第２連通部と、
   を備える、ショベル。
2. 前記旋回減速機は、
   前記第１ギヤケースに配設されるバッファタンクと、
   前記第１ギヤケースの内部と前記バッファタンクを連通する第３連通部と、を備え、
   前記第３連通部は、前記第１歯車機構を構成する歯車より上の位置で前記第１ギヤケースに接続される、
   請求項１に記載のショベル。
3. 前記旋回減速機は、
   前記第１歯車機構を構成する出力軸に連結される第２歯車機構をさらに有し、
   該第２歯車機構を潤滑する潤滑油が供給可能とされる、前記第２歯車機構を収容する第２ギヤケースと、
   該第２ギヤケースに配設される第２検油管と、
   前記第２ギヤケースの内部と前記第２検油管を連通する第４連通部と、
   該第４連通部が接続されている位置より高い前記第２ギヤケースの位置と、前記第２検油管の高い位置を接続する第５連通部と、
   を備える、
   請求項１又は請求項２に記載のショベル。
4. 前記旋回減速機は、
   前記旋回モータの回転時の前記潤滑油の油面より上の位置で、
   前記第５連通部は、前記第２ギヤケースの内部と前記第２検油管を連通する、請求項３に記載のショベル。
5. 前記旋回減速機は、
   前記第１検油管及び前記第２検油管が、大気圧に開放されている、
   請求項３又は請求項４に記載のショベル。
6. 前記旋回減速機には、
   前記バッファタンクが前記第１ギヤケースを構成する第１部材に配設され、前記第１検油管が前記第１ギヤケースを構成する本体部に配設され、
   前記第１部材及び前記本体部は着脱可能であって、
   第１部材及び前記本体部は２以上の接合位置で接合され、該２以上の接合位置は、前記旋回モータのモータ軸を中心とした同一円周上に配置されており、
   隣接する前記接合位置の間の円弧の長さが等しい、
   請求項２に記載のショベル。
7. 前記旋回減速機には、
   前記第１検油管が前記第１ギヤケースを構成する本体部に配設され、前記第２検油管が前記第２ギヤケースに配設され、
   前記本体部及び前記第２ギヤケースは着脱可能であって、
   前記本体部及び前記第２ギヤケースは２以上の接合位置で接合され、該２以上の接合位置は、前記旋回モータのモータ軸を中心とした同一円周上に配置されており、
   隣接する前記接合位置の間の円弧の長さが等しい、
   請求項３に記載のショベル。
8. 旋回モータの回転を減速させる旋回減速機であって、
   第１歯車機構と、
   前記第１歯車機構を収容する第１ギヤケースと、
   該第１ギヤケースに配設される第１検油管と、
   前記第１ギヤケースの内部と前記第１検油管を連通する第１連通部と、
   該第１連通部が接続されている位置より高い前記第１ギヤケースの位置と、前記第１検油管の高い位置を接続する第２連通部と、
   を備える、
   旋回減速機。
9. 前記第１ギヤケースに配設されるバッファタンクと、
   前記第１ギヤケースの内部と前記バッファタンクを連通する第３連通部と、を備え、
   前記第３連通部は、前記第１歯車機構を構成する歯車より上の位置で前記第１ギヤケースに接続される、
   請求項８に記載の旋回減速機。
10. 前記第１歯車機構を構成する出力軸に連結される第２歯車機構をさらに有し、
    該第２歯車機構を潤滑する潤滑油が供給可能とされる、前記第２歯車機構を収容する第２ギヤケースと、
    該第２ギヤケースに配設される第２検油管と、
    前記第２ギヤケースの内部と前記第２検油管を連通する第４連通部と、
    該第４連通部が接続されている位置より高い前記第２ギヤケースの位置と、前記第２検油管の高い位置を接続する第５連通部と、
    を備える、
    請求項８又は請求項９に記載の旋回減速機。
11. 前記旋回モータの回転時の前記潤滑油の油面より上の位置で、
    前記第５連通部は、前記第２ギヤケースの内部と前記第２検油管を連通する、
    請求項１０に記載の旋回減速機。
12. 前記第１検油管及び前記第２検油管は、大気圧に開放されている、
    請求項１０又は請求項１１に記載の旋回減速機。
13. 前記バッファタンクが前記第１ギヤケースを構成する第１部材に配設され、前記第１検油管が前記第１ギヤケースを構成する本体部に配設され、
    前記第１部材及び前記本体部は着脱可能であって、
    第１部材及び前記本体部は２以上の接合位置で接合され、該２以上の接合位置は、前記旋回モータのモータ軸を中心とした同一円周上に配置されており、
    隣接する前記接合位置の間の円弧の長さが等しい、
    請求項９に記載の旋回減速機。
14. 前記第１検油管が前記第１ギヤケースを構成する本体部に配設され、前記第２検油管が前記第２ギヤケースに配設され、
    前記本体部及び前記第２ギヤケースは着脱可能であって、
    前記本体部及び前記第２ギヤケースは２以上の接合位置で接合され、該２以上の接合位置は、前記旋回モータのモータ軸を中心とした同一円周上に配置されており、
    隣接する前記接合位置の間の円弧の長さが等しい、
    請求項１０に記載の旋回減速機。

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