JP4107467B2 - 旋回走行減速装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上部旋回体を有する装軌式車両の上部旋回体を駆動する旋回減速装置と走行装置のスプロケットを駆動する走行減速装置との構造（以後、旋回走行減速装置と言う）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ショベル、クローラダンプ及びクローラクレーン等で代表されるような、無限軌道式の下部走行体の上部にスイングサークルを介して上部旋回体を旋回自在に搭載した装軌式車両においては一般的に、上部旋回体の略中央下部に、スイングサークルの内歯歯車と噛合って自転と公転を行うピニオンギアを有する旋回減速装置を配設し、また下部走行体の左右にそれぞれ設けたトラックフレームの後部には、履帯駆動用のスプロケットを有する走行減速装置をそれぞれ配設している。
【０００３】
更に、上記旋回減速装置と左右の走行減速装置のそれぞれに専用の油圧モータを取着し、上部旋回体上に搭載されたエンジンに取着した油圧ポンプによって、これらの３個の油圧モータを単独に又は同時に駆動して、上部旋回体の旋回（以下、スイングと言う）と下部走行体の走行及び操向（以下、ステアリングと言う）とを単独に又は同時に行うようになっている。
【０００４】
図５によりクローラダンプを例にして、従来技術を適用した旋回減速装置と走行減速装置の構成を説明する。図５はクローラダンプの側面図である。
【０００５】
図５において、下部走行体１の略中央上部にはスイングサークル２を介して上部旋回体３が旋回自在に搭載され、上部旋回体３の中央部から後部に亘ってベッセル４が後方に向けて傾動自在に取付けられている。また、上部旋回体３の前部左側には運転室５が、同運転室５の右側（図中奥側）にはマシンキャブ６がそれぞれ搭載され、該マシンキャブ６の内部にはエンジン７が配設されており、エンジン７には油圧ポンプ２０が取着されている。
【０００６】
さらに、上部旋回体３の略中央下部には、スイングサークル２の内歯歯車（図示せず）と、該内歯歯車に噛合って自転及び公転を行うピニオンギア８０ａとを有する旋回減速装置８０が取着され、前記ピニオンギア８０ａはスイング用の油圧モータ８１の出力軸に取着されている。
また、下部走行体１の左右のトラックフレーム１０Ｌ，１０Ｒの後端部には走行減速装置９０Ｌ，９０Ｒがそれぞれ取着され、同走行減速装置９０Ｌ，９０Ｒにはそれぞれスプロケット１７，１７が取着されており、トラックフレーム１０Ｌ，１０Ｒの前端部にはアイドラがそれぞれ回転自在に取着されている。そして、左右のスプロケット１７，１７とアイドラにはそれぞれ履帯１９がリンク１８を介して巻装されている。前記左右の走行減速装置９０Ｌ，９０Ｒには、走行用の油圧モータ９１Ｌ，９１Ｒがそれぞれ取着されている。
【０００７】
更に、スイング用の油圧モータ８１は切換弁８を介して、走行用の油圧モータ９１Ｌ，９１Ｒはスイングサークル２の内側に配設されたスイベルジョイント９、切換弁８を介して、それぞれ油圧ポンプ２０に所定の配管で接続されている。
【０００８】
上記図５の構成において、旋回減速装置８０と走行減速装置９０Ｌ，９０Ｒはそれぞれ単独で配設されると共に、そのそれぞれに専用の油圧モータ８１，９１Ｌ，９１Ｒが取着されているから、構成が単純明快で、且つ切換弁８で油圧モータ８１，９１Ｌ，９１Ｒを単独に又は同時に操作することによって、スイング、走行、ステアリングの各駆動を単独に又は同時に自在に行うことができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術を適用した旋回減速装置と走行減速装置においては、そのそれぞれに専用の油圧モータ８１，９１Ｌ，９１Ｒを取着する結果、次に示すような問題点があり、これらの解決が課題として残っている。
【００１０】
（１）例えばクローラダンプの作業においては、積込地点でベッセル４に土砂を積み込んだ後に、油圧モータ９１Ｌ，９１Ｒで往路走行を行い、荷降ろし地点で、地面を荒らすＵターンを行わず、油圧モータ８１で上部旋回体３を１８０度スイングし、油圧モータ９１Ｌ，９１Ｒの逆回転で復路走行を行って積込地点に戻るという作業を繰り返す。従って、作業能率を上げる為には油圧モータ８１，９１Ｌ，９１Ｒは何れもエンジン７の最大出力を伝達できる大きさを必要とする。ところが、３個の油圧モータ８１，９１Ｌ，９１Ｒは同時に最大出力で駆動できないので、常にいずれかの油圧モータが遊んでいる（最大出力以下で駆動する）ことになる。
【００１１】
（２）例えば油圧ショベルにおいては、定位置での掘削又は積込作業が主たる作業であるから、作業能率を上げる為にスイング用の油圧モータ（図５の油圧モータ８１相当）はエンジンのフルパワーを伝達できる大きさを必要とし、その使用頻度も高い。他方、走行用の油圧モータ（図５の油圧モータ９１Ｌ，９１Ｒ）は、作業位置を移動する時のみにしか使用されないにも拘わらず、傾斜地でも移動できて移動時間も短くする為にエンジンのフルパワーを伝達できる大きさの最大出力を有しており、従って使用頻度の低い割には大型の油圧モータが使用されている。なお、掘削〜移動〜掘削の作業動作切換時のタイムロスを無くする為に同時動作も必要である。
【００１２】
（３）以上の結果、スイング、走行、ステアリングは何れも作業能率に係る作業動作であるから、各作業動作を行う為の３個の油圧モータ８１，９１Ｌ，９１Ｒはそれぞれエンジンのフルパワーを伝達できる最大出力を有しているが、常に何れかの油圧モータが遊んでいることになり、これが製造コストアップの大きな要因となっている。
【００１３】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、上部旋回体を旋回自在に搭載した装軌式車両において、第１モータと第２モータの合計２個の油圧モータで、スイング、走行及びステアリングの３つの作業動作を行うことができ、これにより油圧モータの使用率を高めて低コストを実現できる旋回走行減速装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、第１発明は、無限軌道式の下部走行体の上部にスイングサークルを介して上部旋回体を旋回自在に搭載した装軌式車両の旋回走行減速装置において、下部走行体に配設され、旋回及び走行を駆動可能とする第１モータと、複数の歯車列及びクラッチを有し、第１モータからの出力動力を該複数の歯車列及びクラッチを介して、スイングサークルの従動ギアに噛合うピニオンギアを駆動するスイング駆動軸、及び下部走行体の左右のスプロケットを共に駆動する走行駆動軸にそれぞれ単独に又は同時に伝達可能とした動力分配装置とを備え、前記動力分配装置は、前記第１モータの出力軸に連結した入力軸と、該入力軸からの動力を受けて減速し、第１出力軸から出力して前記スイング駆動軸に伝達するスイング用ダブルピニオン式遊星歯車列と、前記入力軸からの動力を受けて減速し、第２出力軸から出力して左右の前記走行駆動軸にそれぞれ伝達する走行用ダブルピニオン式遊星歯車列とを備え、前記スイング用ダブルピニオン式遊星歯車列は、同遊星歯車列の第１サンギア又はリングギアを前記入力軸に連結し、第１、第２のプラネットピニオンギアに連結されたキャリアの一端部を前記第１出力軸に連結し、前記入力軸に連結されてない第１サンギア又はリングギア、第２サンギア、キャリアの他端部を各クラッチにそれぞれ連結し、前記走行用ダブルピニオン式遊星歯車列は、同遊星歯車列の第１サンギア又はリングギアを前記入力軸に連結し、第１、第２のプラネットピニオンギアに連結されたキャリアの一端部を前記第２出力軸に連結し、前記入力軸に連結されてない第１サンギア又はリングギア、第２サンギア、キャリアの他端部を各クラッチにそれぞれ連結した構成としている。
【００１６】
第１発明によると、動力分配装置内の複数のクラッチを選択的に係合することによって、スイングサークルを介した上部旋回体の旋回駆動と左右のスプロケットを介した走行駆動とを単独に又は同時に行うことができる。従って、第１モータのみでスイングと走行の各作業動作を互いに独立に又は同時に行うことができるので、モータ個数を減らして構造を簡単化することが可能となり、コストも低減できると共に、モータを遊び（停止）時間が少なく効率的に使用できる。
【００１７】
第２発明は、第１発明に基づき、前記走行駆動軸に連結され、左右のスプロケットをそれぞれ駆動する左右の走行減速機を設け、該左右の走行減速機の間に、第２モータを取着したトランスファギアボックスを配設し、前記トランスファギアボックスは、第２モータの出力をギアを介して左右に分岐し、かつ片方の回転方向を反転させてそれぞれ左出力軸及び右出力軸に出力し、前記左右の走行減速機は、それぞれ第１入力軸、第２入力軸及び遊星歯車列を有し、同遊星歯車列のサンギア、キャリア及びリングギアの３要素の何れか２要素を前記第１入力軸と第２入力軸でそれぞれ駆動し、他の１要素でスプロケットを駆動すると共に、左右の第１入力軸をそれぞれ前記動力分配装置の左走行駆動軸及び右走行駆動軸に、左右の第２入力軸をそれぞれ前記トランスファギアボックスの左出力軸及び右出力軸にそれぞれ連結した構成としている。
【００１８】
第２発明によると、左右の走行減速機内の遊星歯車列の３要素の内いずれか２要素に第１入力軸と第２入力軸をそれぞれ連結し、前記動力分配装置の左走行駆動軸及び右走行駆動軸によって左右の前記第１入力軸をそれぞれ駆動し、第２モータの出力をトランスファギアボックスを介して互いに反対方向の２つの出力として分岐した各動力により左右の前記第２入力軸をそれぞれ駆動することにより、一方のスプロケットの回転は増速され他方のスプロケットの回転は減速される。また、このとき、左右のスプロケットの増減方向及び回転数差は第２モータの回転方向及び回転数に応じて変化し、第２モータの回転を停止すると、左右のスプロケットは同じ回転速度となる。この結果、第１発明における効果に加えて、第１モータの制御で前後進切換及びその走行速度の制御ができ、第２モータの回転方向及び回転数の制御のみで左右のステアリング方向の切換及びその旋回半径の制御ができる。また、第２モータだけを回転させると超信地旋回を行うことができる。
【００１９】
以上の第１〜第２発明によると、第１モータと第２モータの合計２個の油圧モータで、スイング、走行及びステアリングの３つの作業動作を行うことができ、これによって油圧モータの使用率を高めて低コストを実現できる旋回走行減速装置が得られる。また、第１モータ、第２モータ、動力分配装置及びトランスファギアボックスは下部走行体に装着されるので、これらの回転による振動、固体伝播音、騒音等の、上部旋回体に設けられた運転室内への侵入量が少なくなるので、運転室の居住性も向上できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る旋回走行減速装置の実施形態について、図１〜図４を参照して詳述する。
【００２１】
先ず図１〜図２により、第１実施形態について説明する。図１は本実施形態の旋回走行減速装置の要部部分断面上面図であり、図２はその要部部分断面後面図である。尚、図５と同一の構成要素には同一の符合を付して以下での説明を省略する。
【００２２】
図１〜図２において先ず、左右のトラックフレーム１０Ｌ，１０Ｒを連結するクロスメンバ１２の後部に、第１モータ３１を取着した動力分配装置３０が配設され、同動力分配装置３０の内部には２列のダブルピニオン式遊星歯車列を構成する第１サンギア３２ａ，４２ａ、第２サンギア３２ｂ，４２ｂ、キャリア３３，４３、第１プラネットピニオン３３ａ，４３ａ、第２プラネットピニオン３３ｂ，４３ｂ、リングギア３４，４４が配設され、第２サンギア３２ｂ，４２ｂ、キャリア３３，４３及びリングギア３４，４４にはそれぞれのギアの回転と停止を選択自在としたクラッチ３５ａ，４５ａ，３５ｂ，４５ｂ，３５ｃ，４５ｃがそれぞれ配設されている。
【００２３】
また、第１サンギア３２ａ，４２ａは入力軸３１ａで第１モータ３１に連結され、キャリア３３には第１出力軸３３ｃが取着され、べベルギア３６ａ，３６ｂ、シャフト３７、べベルギア３８ａ，３８ｂ及びピニオンギア３９を介してスイングサークル２のインナレース２ｂの内歯歯車２ｃが連結されている。スイングサークル２のインナレース２ｂは上部旋回体３に取付けられ、アウタレース２ａはクロスメンバ１２に取付けられている。さらに、キャリア４３には第２出力軸４３ｃが取着され、トランスファギア４３ｄ，４６，４７を介して左走行駆動軸４７ａ及び右走行駆動軸４７ｂに連結されている。
【００２４】
また前記動力分配装置３０の後部に、第２モータ５１を取着したトランスファギアボックス５０が配設されており、前記第２モータ５１の出力軸は、トランスファギア５２，５３を介して左出力軸５３ａに、更にギア５４を介してトランスファギア５３と回転方向を反転して右出力軸５４ａにそれぞれ連結されている。
【００２５】
更に、左右の走行減速機６０Ｌ，６０Ｒにはそれぞれに、第１入力軸６１と第２入力軸６５が配設されると共に、内部には遊星歯車列を構成するサンギア６２、キャリア６３、プラネットピニオン６３ａ及びリングギア６４がそれぞれ配設されている。各サンギア６２は前記第１入力軸６１にそれぞれ連結され、また該第１入力軸６１はユニバーサルジョイント４８とシャフト４９で動力分配装置３０の左走行駆動軸４７ａ及び右走行駆動軸４７ｂにそれぞれ連結されている。また、各キャリア６３はギア６３ｂ，６６で前記左右の第２入力軸６５にそれぞれ連結され、左右の第２入力軸６５はジョイント４８とシャフト５５を介してトランスファギアボックス５０の前記左出力軸５３ａ及び右出力軸５４ａにそれぞれ連結されている。各リングギア６４は左右の走行減速機６０Ｌ，６０Ｒの回転ケース６０ｂにそれぞれ取着され、同回転ケース６０ｂにはスプロケット１７がボルト１７ａで取着されている。
【００２６】
また、左右の走行減速機６０Ｌ，６０Ｒ全体はそれぞれケース６０ａで左右のトラックフレーム１０Ｌ，１０Ｒにボルト１０ａで取着されており、スプロケット１７にはリンク１８を介して履帯１９が巻装されている。
【００２７】
なお、図２に示すとおり、第２入力軸６５は第１入力軸６１の上方に配設しているが、図１においては、歯車列を説明する為に第１入力軸６１の後方に図示している。
【００２８】
次に、上記構成による作用を説明する。
図１において、左右の走行減速機６０Ｌ，６０Ｒの第１入力軸６１の回転を停止して、第２モータ５１を回転させると左右の走行減速機６０Ｌ，６０Ｒの第２入力軸６５は左右で反対の回転をするから、右側走行減速機６０Ｒの第２入力軸６５を車両が前進する方向に回転させると左回りの超信地旋回を行う。また、第１入力軸６１の回転停止の状態で第２モータ５１の回転方向を反転させると右回りの超信地旋回を行う。更に、上記の状態で左右の第１入力軸６１に回転を与えると、走行（前進又は後進）しながら左方向又は右方向へのステアリングが可能となる。
【００２９】
次に図３により、動力分配装置３０に係る作用と効果を説明する。
図３は、図１における動力分配装置３０内の６個のクラッチ３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，４５ａ，４５ｂ，４５ｃの係合の組合わせを説明する図である。図３に示すように、６個のクラッチ３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，４５ａ，４５ｂ，４５ｃを選択的に係合することによって、スイングと走行とステアリングとの各作業動作を単独で又は同時に行うことができる。例えば、クラッチ３５ｂをオン（係合）するとキャリア３３がロックされ、第１出力軸３３ｃの回転が停止するのでスイングは駆動されない。また、クラッチ４５ｂをオンするとキャリア４３がロックされ、第２出力軸４３ｃの回転が停止する（即ち、左右の走行減速機６０Ｌ，６０Ｒの第１入力軸６１の回転が停止する）ので走行（前進及び後進）は駆動されないが、第２モータ５１の回転により超信地旋回は可能となる。さらに、クラッチ４５ａ，４５ｃのオン／オフ切換、又は第１モータ３１の回転方向の切換によって、前後進の切換が可能であり、クラッチ３５ａ，３５ｃのオン／オフ切換、又は第１モータ３１の回転方向の切換によって、左右スイング方向の切換が可能である。これらの切換は、図示しない制御装置により所定の制御アルゴリズムに基づき制御することができる。
【００３０】
以上の結果、第１モータ３１と第２モータ５１の合計２個の油圧モータで、スイング、走行及びステアリングの３つの作業動作を行うことができ、これによって各油圧モータの停止時間が少なくなり、かつ各油圧モータを常に高負荷で使用して使用率を高めることになるので、本旋回走行減速装置を実質的に低コストで構成できる。
【００３１】
更に、図１〜図２における上記構成によると、振動と騒音を伴う第１モータ３１、第２モータ５１、動力分配装置３０及びトランスファギアボックス５０を全て下部走行体１のクロスメンバ１２に取付けているから、振動も固体伝播音も上部旋回体３に配設された運転室５に伝達される事が無くて、運転室５内での振動及び騒音を低減できる。
【００３２】
次に図４により、第２実施形態について説明する。
図４は第２実施形態の旋回走行減速装置を説明する図である。なお、図１〜図３及び図５と同一の構成要素には同一の符合を付して以下での説明を省略する。
【００３３】
図４において、第１モータ３１、第２モータ５１、動力分配装置３０、トランスファギアボックス５０及び左右の走行減速機６０Ｌ，６０Ｒを一体化してパワーパッケージ７０を構成している。
【００３４】
本実施形態の構成によると、第１実施形態における作用と効果に加えて、パワーパッケージ７０によって、動力系統と他の構造物とが分離されるから、車両の構成が単純となって組立性が改善される。又、点検整備箇所がパワーパッケージ７０に集約されるから、整備性が改善される。
【００３５】
なお、以上の実施形態では装軌式車両としてクローラダンプを例に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、装軌式下部走行体の上部に上部旋回体を旋回自在に搭載した装軌式車両に広く適用できて、上記説明したものと同様の作用と効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の旋回走行減速装置の要部部分断面上面図である。
【図２】第１実施形態の旋回走行減速装置の要部部分断面後面図である。
【図３】第１実施形態の動力分配装置内のクラッチの係合組合わせの説明図である。
【図４】第２実施形態の旋回走行減速装置の説明図である。
【図５】クローラダンプの側面図である。
【符号の説明】
１…下部走行体、２…スイングサークル、３…上部旋回体、１７…スプロケット、３０…動力分配装置、３１…第１モータ、３１ａ…入力軸、３２ａ…第１サンギア、３２ｂ…第２サンギア、３３…キャリア、３３ａ，３３ｂ…第１、第２のプラネットピニオンギア、３３ｃ…第１出力軸、３４…リングギア、３５ａ，３５ｂ，３５ｃ…クラッチ、３７…スイング駆動軸、３９…ピニオンギア、４２ａ…第１サンギア、４２ｂ…第２サンギア、４３…キャリア、４３ａ，４３ｂ…第１、第２のプラネットピニオンギア、４３ｃ…第２出力軸、４４…リングギア、４５ａ，４５ｂ，４５ｃ…クラッチ、４７ａ…左走行駆動軸、４７ｂ…右走行駆動軸、５０…トランスファギアボックス、５１…第２モータ、５２，５３，５４…ギア、５３ａ…左出力軸、５４ａ…右出力軸、６０Ｌ…左走行減速機、６０Ｒ…右走行減速機、６１…第１入力軸、６２…サンギア、６３…キャリア、６４…リングギア、６５…第２入力軸、７０…パワーパッケージ。

Claims (2)

1. 無限軌道式の下部走行体(1)の上部にスイングサークル(2)を介して上部旋回体(3)を旋回自在に搭載した装軌式車両の旋回走行減速装置において、
   下部走行体(1)に配設され、旋回及び走行を駆動可能とする第１モータ(31)と、
   複数の歯車列及びクラッチを有し、第１モータ(31)からの出力動力を該複数の歯車列及びクラッチを介して、スイングサークル(2)の従動ギア(2c)に噛合うピニオンギア(39)を駆動するスイング駆動軸(37)、及び下部走行体(1)の左右のスプロケット(17)を共に駆動する走行駆動軸(47a)(47b)にそれぞれ単独に又は同時に伝達可能とした動力分配装置(30)とを備え、
   前記動力分配装置 (30) は、前記第１モータ (31) の出力軸に連結した入力軸 (31a) と、該入力軸 (31a) からの動力を受けて減速し、第１出力軸 (33c) から出力して前記スイング駆動軸 (37) に伝達するスイング用ダブルピニオン式遊星歯車列と、前記入力軸 (31a) からの動力を受けて減速し、第２出力軸 (43c) から出力して左右の前記走行駆動軸 (47a)(47b) にそれぞれ伝達する走行用ダブルピニオン式遊星歯車列とを備え、
   前記スイング用ダブルピニオン式遊星歯車列は、同遊星歯車列の第１サンギア (32a) 又はリングギア (34) を前記入力軸 (31a) に連結し、第１、第２のプラネットピニオンギア (33a,33b) に連結されたキャリア (33) の一端部を前記第１出力軸 (33c) に連結し、前記入力軸 (31a) に連結されてない第１サンギア (32a) 又はリングギア (34) 、第２サンギア (32b) 、キャリア (33) の他端部を各クラッチ (35c,35a,35b) にそれぞれ連結し、
   前記走行用ダブルピニオン式遊星歯車列は、同遊星歯車列の第１サンギア (42a) 又はリングギア (44) を前記入力軸 (31a) に連結し、第１、第２のプラネットピニオンギア (43a,43b) に連結されたキャリア (43) の一端部を前記第２出力軸 (43c) に連結し、前記入力軸 (31a) に連結されてない第１サンギア (42a) 又はリングギア (44) 、第２サンギア (42b) 、キャリア (43) の他端部を各クラッチ (45c,45a,45b) にそれぞれ連結した
   ことを特徴とする旋回走行減速装置。
2. 請求項１記載の旋回走行減速装置において、
   前記走行駆動軸(47a)(47b)に連結され、左右のスプロケット(17)をそれぞれ駆動する左右の走行減速機(60L,60R)を設け、該左右の走行減速機(60L,60R)の間に、第２モータ(51)を取着したトランスファギアボックス(50)を配設し、
   前記トランスファギアボックス(50)は、第２モータ(51)の出力をギア(52,53,54)を介して左右に分岐し、かつ片方の回転方向を反転させてそれぞれ左出力軸(53a)及び右出力軸(54a)に出力し、
   前記左右の走行減速機(60L,60R)は、それぞれ第１入力軸(61)、第２入力軸(65)及び遊星歯車列(62,63,63a,64)を有し、同遊星歯車列のサンギア(62)、キャリア(63)及びリングギア(64)の３要素の何れか２要素を前記第１入力軸(61)と第２入力軸(65)でそれぞれ駆動し、他の１要素でスプロケット(17)を駆動すると共に、左右の第１入力軸(61)をそれぞれ前記動力分配装置(30)の左走行駆動軸(47a)及び右走行駆動軸(47b)に、左右の第２入力軸(65)をそれぞれ前記トランスファギアボックス(50)の左出力軸(53a)及び右出力軸(54a)にそれぞれ連結した
   ことを特徴とする旋回走行減速装置。

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