JP6067414B2 - Swivel construction machine - Google Patents

Swivel construction machine Download PDF

Info

Publication number
JP6067414B2
JP6067414B2 JP2013037438A JP2013037438A JP6067414B2 JP 6067414 B2 JP6067414 B2 JP 6067414B2 JP 2013037438 A JP2013037438 A JP 2013037438A JP 2013037438 A JP2013037438 A JP 2013037438A JP 6067414 B2 JP6067414 B2 JP 6067414B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electric motor
body side
sun gear
output shaft
traveling body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2013037438A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014163190A (en
Inventor
関戸 慎一
慎一 関戸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Construction Machinery Co Ltd filed Critical Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority to JP2013037438A priority Critical patent/JP6067414B2/en
Publication of JP2014163190A publication Critical patent/JP2014163190A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6067414B2 publication Critical patent/JP6067414B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Component Parts Of Construction Machinery (AREA)

Description

本発明は、例えば下部走行体上に旋回軸受装置を介して上部旋回体が搭載された油圧ショベル等の旋回式建設機械に関する。   The present invention relates to a swing construction machine such as a hydraulic excavator in which an upper swing body is mounted on a lower traveling body via a swing bearing device.

旋回式建設機械としての油圧ショベルは、エンジンを動力源として油圧ポンプを駆動する機械式油圧ショベルと、エンジンと電動モータを動力源として併用したハイブリッド式油圧ショベルと、電動モータを動力源として油圧ポンプを駆動する電動式油圧ショベルの3種類が知られている。   The hydraulic excavator as a swing construction machine is a mechanical hydraulic excavator that drives a hydraulic pump using an engine as a power source, a hybrid hydraulic excavator that uses an engine and an electric motor as a power source, and a hydraulic pump that uses an electric motor as a power source. There are known three types of electric excavators that drive the motor.

いずれの形式の油圧ショベルも、中央に上方に突出して支持筒体が設けられた自走可能な下部走行体と、該下部走行体の支持筒体上に設けられた旋回軸受装置と、該旋回軸受装置上に旋回可能に設けられた上部旋回体と、該上部旋回体の前側に俯仰動可能に設けられた作業装置とにより構成されている。   Each type of hydraulic excavator includes a self-propelled lower traveling body projecting upward in the center and provided with a support cylinder, a swing bearing device provided on the support cylinder of the lower traveling body, and the swing The upper revolving body is provided on the bearing device so as to be able to turn, and the working device is provided on the front side of the upper revolving body so as to be able to move up and down.

これら各形式の油圧ショベルのうち、ハイブリッド式油圧ショベルは、上部旋回体に油圧ポンプを駆動するエンジン、電動モータからなる原動機を搭載し、油圧ポンプから吐出される圧油によって作業装置に設けられた油圧シリンダ等を駆動する構成となっている。一方、油圧ショベルの上部旋回体は、旋回フレーム上に位置して下部走行体に対し上部旋回体を旋回動作させる旋回装置を備えている。この旋回装置の旋回モータとしては、電動モータを使用したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。   Among these types of hydraulic excavators, the hybrid hydraulic excavator is equipped with an engine that drives a hydraulic pump and a prime mover consisting of an electric motor on the upper swing body, and is provided in the work device by pressure oil discharged from the hydraulic pump. The hydraulic cylinder is driven. On the other hand, the upper swing body of the hydraulic excavator includes a swing device that is positioned on the swing frame and rotates the upper swing body with respect to the lower traveling body. As a turning motor of this turning device, one using an electric motor is known (for example, see Patent Document 1).

特開2009−263887号公報JP 2009-263887 A

前述した特許文献1のハイブリッド式油圧ショベルでは、旋回装置の旋回モータを電動モータにより構成している。この場合、電動モータは、同等の大きさの油圧モータに比較すると、高回転型で、駆動トルクが低いという特性を有している。このために、電動モータを旋回モータとして使用する場合には、旋回モータの出力側に減速機構を追加して駆動トルクを高める必要がある。或いは、旋回フレーム上に旋回モータ(旋回装置)を複数台設けることにより高い駆動トルクを得ることも考えられる。   In the hybrid hydraulic excavator of Patent Document 1 described above, the swing motor of the swing device is configured by an electric motor. In this case, the electric motor has a characteristic that it is a high rotation type and has a low driving torque as compared with a hydraulic motor of the same size. For this reason, when using an electric motor as a turning motor, it is necessary to add a reduction mechanism to the output side of the turning motor to increase the drive torque. Alternatively, it is conceivable to obtain a high driving torque by providing a plurality of turning motors (turning devices) on the turning frame.

しかし、上述したように、旋回モータの出力側に減速機構を追加した場合には、追加した減速機構の分だけ旋回装置が大型化してしまう。一方、複数の旋回装置を設けた場合には、設置台数分の大きなスペースが必要になる。ここで、上部旋回体は、旋回フレーム上にキャブ、エンジン、貯油タンク、コントロールバルブ等の多くの機器を搭載するものであるから、旋回装置のために大きな設置スペースを確保した場合、上部旋回体が大型化してしまうという問題がある。   However, as described above, when a speed reduction mechanism is added to the output side of the turning motor, the size of the turning device is increased by the amount of the added speed reduction mechanism. On the other hand, when a plurality of swiveling devices are provided, a large space for the number of installed devices is required. Here, since the upper swing body is equipped with many devices such as a cab, an engine, an oil storage tank, and a control valve on the swing frame, when a large installation space is secured for the swing device, the upper swing body There is a problem that becomes larger.

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、旋回用のモータを電動化した場合でも、この旋回用のモータを大型化することなく、高い駆動トルクを得ることができるようにした旋回式建設機械を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to obtain a high driving torque without enlarging the turning motor even when the turning motor is electrified. It is an object of the present invention to provide a swivel construction machine that can be used.

本発明による旋回式建設機械は、中央に上方に突出して支持筒体が設けられた自走可能な下部走行体と、該下部走行体の支持筒体上に設けられた旋回軸受装置と、該旋回軸受装置上に旋回可能に設けられた上部旋回体とを備え、前記旋回軸受装置は、前記下部走行体の支持筒体上に設けられ内周面に内歯歯車を有する内輪と、該内輪の径方向の外側に位置して前記上部旋回体に設けられた外輪と、前記内輪と外輪との間に設けられた複数個の転動体とにより構成してなる。   A swing-type construction machine according to the present invention includes a self-propelled lower traveling body that protrudes upward in the center and is provided with a support cylinder, a swing bearing device that is provided on the support cylinder of the lower traveling body, An upper swing body provided on the swing bearing device so as to be capable of swinging, the swing bearing device being provided on a support cylinder of the lower traveling body, an inner ring having an internal gear on an inner peripheral surface, and the inner ring And an outer ring provided on the upper turning body and a plurality of rolling elements provided between the inner ring and the outer ring.

そして、上述した課題を解決するために、請求項1の発明が採用する構成の特徴は、前記旋回軸受装置の旋回中心軸線位置には、前記内輪の内歯歯車に対応して太陽歯車を設け、前記上部旋回体には、前記太陽歯車と前記内輪の内歯歯車との間に位置して前記太陽歯車と前記内歯歯車との両方に噛合し自転しつつ前記太陽歯車の周囲を公転する遊星歯車を設け、前記上部旋回体には、前記太陽歯車の上側に位置して前記太陽歯車を回転駆動する旋回体側電動モータを設け、前記下部走行体には、前記太陽歯車の下側に位置して前記太陽歯車を回転駆動する走行体側電動モータを設ける構成としたことにある。   In order to solve the above-described problem, the feature of the configuration adopted by the invention of claim 1 is that a sun gear corresponding to the internal gear of the inner ring is provided at the rotation center axis position of the swing bearing device. The upper revolving body is located between the sun gear and the internal gear of the inner ring, meshes with both the sun gear and the internal gear, and revolves around the sun gear while rotating. A planetary gear is provided, the upper swing body is provided with a swing body side electric motor that is positioned above the sun gear and rotationally drives the sun gear, and the lower travel body is positioned below the sun gear. Thus, a traveling body side electric motor that rotationally drives the sun gear is provided.

請求項2の発明は、前記上部旋回体には、前記旋回中心軸線を回転中心として前記旋回体側電動モータを配置し、前記下部走行体の前記支持筒体には、前記旋回体側電動モータと同軸となる位置に前記走行体側電動モータを配置する構成としたことにある。   According to a second aspect of the present invention, the upper swing body is provided with the swing body side electric motor around the rotation center axis, and the support cylinder of the lower traveling body is coaxial with the swing body side electric motor. The traveling body side electric motor is arranged at a position to be.

請求項3の発明は、前記旋回体側電動モータの出力軸と前記走行体側電動モータの出力軸とを一体回転する単一出力軸として形成し、該単一出力軸の外周側には該単一出力軸に対して前記太陽歯車を回転自在に設け、前記単一出力軸と前記太陽歯車との間には前記単一出力軸と前記太陽歯車との間を連結し、または開放するクラッチ機構を設ける構成としたことにある。   According to a third aspect of the present invention, the output shaft of the revolving-body-side electric motor and the output shaft of the traveling-body-side electric motor are formed as a single output shaft that rotates integrally, and the single output shaft has a single output shaft on the outer peripheral side thereof. A clutch mechanism for rotatably providing the sun gear with respect to the output shaft, and connecting or releasing the single output shaft and the sun gear between the single output shaft and the sun gear; There is a configuration to provide.

請求項4の発明は、前記旋回体側電動モータの出力軸と前記走行体側電動モータの出力軸との間には、デファレンシャル機構を設け、該デファレンシャル機構を取囲む位置には前記太陽歯車を設ける構成とし、前記デファレンシャル機構は、前記2つの電動モータの出力軸を同一方向に回転させたときに前記太陽歯車を回転駆動し、一方の電動モータの出力軸だけを回転させたときに前記太陽歯車を回転することなく他方の電動モータの出力軸を回転駆動する構成としたことにある。   According to a fourth aspect of the present invention, a differential mechanism is provided between the output shaft of the revolving body side electric motor and the output shaft of the traveling body side electric motor, and the sun gear is provided at a position surrounding the differential mechanism. The differential mechanism rotates the sun gear when the output shafts of the two electric motors are rotated in the same direction, and rotates the sun gear when only the output shaft of one of the electric motors is rotated. There is a configuration in which the output shaft of the other electric motor is driven to rotate without rotating.

請求項5の発明は、前記旋回軸受装置の前記内輪の上面部には、前記下部走行体に設けた電気部品に電気的に接続される複数本の円環状の環状電極を設け、前記上部旋回体には、前記上部旋回体に設けた電気部品と電気的に接続され前記各環状電極とそれぞれ通電状態で接触する複数個の接点を有するブラシ装置を設ける構成としたことにある。   According to a fifth aspect of the present invention, the upper ring portion of the inner ring of the slewing bearing device is provided with a plurality of annular annular electrodes that are electrically connected to electrical components provided on the lower traveling body, and the upper slewing device is provided. The body is provided with a brush device having a plurality of contacts that are electrically connected to electrical components provided on the upper swing body and are in contact with the annular electrodes in an energized state.

請求項1の発明によれば、上部旋回体に旋回体側電動モータを設け、下部走行体に走行体側電動モータを設ける構成としているから、2つの電動モータによって高い駆動トルクを得ることができる。この場合、1つの電動モータを下部走行体に配置することにより、上部旋回体には、1つの電動モータを設置するためのスペースを確保すればよいから、上部旋回体を小型化することができる。一方、下部走行体は、一般的に製缶構造によって内部空間をもったボックス体として形成されているから、この内部空間を利用することにより、下部走行体を大型化することなく走行体側電動モータを配置することができる。   According to the first aspect of the present invention, since the swing body side electric motor is provided in the upper swing body and the travel body side electric motor is provided in the lower travel body, a high driving torque can be obtained by the two electric motors. In this case, it is only necessary to secure a space for installing one electric motor in the upper swing body by disposing one electric motor on the lower traveling body, and thus the upper swing body can be reduced in size. . On the other hand, since the lower traveling body is generally formed as a box body having an internal space by a can-making structure, the traveling body side electric motor can be obtained by using this internal space without increasing the size of the lower traveling body. Can be arranged.

しかも、旋回軸受装置の旋回中心軸線位置に設けた太陽歯車と、該太陽歯車と内輪の内歯歯車との間に設けた遊星歯車とにより、旋回軸受装置の内径側に大きな減速比を得ることができる遊星歯車機構を形成している。従って、旋回体側電動モータと走行体側電動モータには、別途減速機構を設けずに、または少ない減速段数の減速機構を設けるだけでよいから、これらの電動モータを小型化することができる。この結果、旋回用のモータを電動化した場合でも、この旋回用のモータを大型化することなく、上部旋回体を高い駆動トルクで円滑に旋回動作させることができる。   Moreover, a large reduction ratio is obtained on the inner diameter side of the slewing bearing device by the sun gear provided at the position of the slewing center axis of the slewing bearing device and the planetary gear provided between the sun gear and the internal gear of the inner ring. It forms a planetary gear mechanism that can Therefore, the swing body side electric motor and the traveling body side electric motor need not be provided with a separate speed reduction mechanism, or may be provided with a speed reduction mechanism having a small number of speed reduction stages, so that these electric motors can be reduced in size. As a result, even when the turning motor is electrified, the upper turning body can be smoothly turned with high driving torque without increasing the size of the turning motor.

請求項2の発明によれば、上部旋回体に設けた旋回体側電動モータと下部走行体に設けた走行体側電動モータとを、旋回軸受装置の旋回中心軸線を回転中心として配置しているから、別途動力を伝達するための歯車等を用いることなく、少ない部品点数で構成を簡略化することができる。   According to the invention of claim 2, the swing body side electric motor provided on the upper swing body and the travel body side electric motor provided on the lower travel body are arranged with the swing center axis of the swing bearing device as the rotation center. The configuration can be simplified with a small number of parts without using a gear or the like for transmitting power separately.

請求項3の発明によれば、太陽歯車を回転駆動する場合には、クラッチ機構によって旋回体側電動モータの出力軸と走行体側電動モータの出力軸とからなる単一出力軸と前記太陽歯車との間を連結する。これにより、単一出力軸の回転力をクラッチ機構を介して太陽歯車に伝達することができ、遊星歯車、旋回軸受装置を介して上部旋回体を旋回動作させることができる。旋回動作を行っていない状態では、クラッチ機構を開放し、例えば旋回体側電動モータを駆動することにより、走行体側電動モータを発電装置として回転駆動することができ、この回生によって発生した電力を下部走行体の走行用電動モータ等に使用することができる。   According to the invention of claim 3, when the sun gear is rotationally driven, a clutch mechanism is used to provide a single output shaft composed of the output shaft of the turning body side electric motor and the output shaft of the traveling body side electric motor, and the sun gear. Connect between them. Accordingly, the rotational force of the single output shaft can be transmitted to the sun gear via the clutch mechanism, and the upper swing body can be swung via the planetary gear and the swivel bearing device. In a state where the turning operation is not performed, the clutch mechanism is opened, for example, by driving the turning body side electric motor, the traveling body side electric motor can be rotationally driven as a power generator, and the electric power generated by this regeneration is traveled in the lower part. It can be used for an electric motor for running the body.

請求項4の発明によれば、太陽歯車を回転駆動する場合には、旋回体側電動モータの出力軸と走行体側電動モータの出力軸とを同一方向に回転させることにより、各電動モータの回転力をデファレンシャル機構を介して太陽歯車に伝達することができ、遊星歯車、旋回軸受装置を介して上部旋回体を旋回動作させることができる。旋回動作を行っていない状態では、一方の電動モータの出力軸だけを回転させると、デファレンシャル機構が太陽歯車を回転することなく、他方の電動モータの出力軸を回転駆動するから、この他方の電動モータを発電装置として回転駆動することができ、この回生によって発生した電力を下部走行体の走行用電動モータ等に使用することができる。   According to the invention of claim 4, when the sun gear is rotationally driven, the rotational force of each electric motor is obtained by rotating the output shaft of the revolving body side electric motor and the output shaft of the traveling body side electric motor in the same direction. Can be transmitted to the sun gear through the differential mechanism, and the upper swing body can be swung through the planetary gear and the swivel bearing device. In a state where the turning operation is not performed, if only the output shaft of one electric motor is rotated, the differential mechanism rotates and drives the output shaft of the other electric motor without rotating the sun gear. The motor can be rotationally driven as a power generator, and the electric power generated by this regeneration can be used for an electric motor for traveling of the lower traveling body.

請求項5の発明によれば、例えば下部走行体に走行用の電動モータを設けた場合、この電動モータを制御するための制御部を、上部旋回体に設けられた制御部、制御用電源等と電気的に接続する必要がある。しかし、旋回式建設機械では、下部走行体上で上部旋回体が旋回自在となっているから、リード線だけで接続することはできない。   According to the fifth aspect of the present invention, for example, when an electric motor for traveling is provided in the lower traveling body, the control section for controlling the electric motor is a control section provided in the upper swing body, a power source for control, etc. Need to be electrically connected. However, in the swing type construction machine, the upper swing body can swing freely on the lower traveling body, and therefore it cannot be connected only by the lead wire.

そこで、旋回軸受装置の内輪の上面部には、前記下部走行体の電気部品となる制御部に電気的に接続される複数本の円環状の環状電極を設けている。一方、上部旋回体には、電気部品となる制御部、制御用電源等と電気的に接続され、前記各環状電極とそれぞれ通電状態で接触する複数個の接点を有するブラシ装置を設けている。これにより、上部旋回体の制御部、制御用電源等と下部走行体の制御部とを電気的に接続することができる。   Therefore, a plurality of annular annular electrodes are provided on the upper surface of the inner ring of the slewing bearing device, which are electrically connected to a control unit that is an electrical component of the lower traveling body. On the other hand, the upper swing body is provided with a brush device that has a plurality of contacts that are electrically connected to a control unit, a control power source, and the like, which are electrical components, and that are in contact with the respective annular electrodes. Thereby, the control part, control power supply, etc. of an upper revolving structure and the control part of a lower traveling body can be electrically connected.

この結果、上部旋回体の制御部、制御用電源等と下部走行体の制御部とを電気的に接続する構成、所謂スリップリングと呼ばれる機構を、既存の旋回軸受装置の内輪を利用して形成することにより、専用のスリップリングを設計する場合に比較して安価に製造することができる。これにより、下部走行体の走行用電動モータを安価に電動化することができる。   As a result, the control unit of the upper swing body, a configuration for electrically connecting the control power source and the like and the control unit of the lower traveling body, a so-called slip ring mechanism is formed using the inner ring of the existing swing bearing device By doing so, it can be manufactured at a lower cost than when a dedicated slip ring is designed. Thereby, the electric motor for driving | running | working a lower traveling body can be electrified cheaply.

本発明の第1の実施の形態に適用されるハイブリッド式油圧ショベルを示す正面図である。1 is a front view showing a hybrid excavator applied to a first embodiment of the present invention. 図1の油圧ショベルを後側から拡大して示す後面図である。It is a rear view which expands and shows the hydraulic shovel of FIG. 1 from the rear side. 旋回フレームを拡大して示す平面図である。It is a top view which expands and shows a turning frame. 旋回フレームの底板を旋回軸受装置と一緒に示す要部拡大の平面図である。It is a top view of the principal part expansion which shows the baseplate of a turning frame with a turning bearing apparatus. トラックフレームの支持筒体、旋回フレームの底板、旋回軸受装置、太陽歯車、遊星歯車、旋回体側電動モータ、走行体側電動モータ、スリップリング等を図4中の矢示V−V方向から見た拡大縦断面図である。Enlarged view of the support frame body of the track frame, the bottom plate of the revolving frame, the slewing bearing device, the sun gear, the planetary gear, the revolving body side electric motor, the traveling body side electric motor, the slip ring, etc. as seen from the direction of arrows V-V in FIG. It is a longitudinal cross-sectional view. 旋回軸受装置を環状電極と一緒に示す平面図である。It is a top view which shows a slewing bearing apparatus with an annular electrode. 図6中のA部を拡大して示す要部拡大の平面図である。It is a top view of the principal part expansion which expands and shows the A section in FIG. 環状電極とブラシ装置を旋回軸受装置、旋回フレームの一部と一緒に示す要部拡大の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the principal part expansion which shows a cyclic | annular electrode and a brush apparatus with a part of slewing bearing apparatus and a slewing frame. 旋回軸受装置と太陽歯車と遊星歯車を図5中の矢示IX−IX方向から見た横断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the slewing bearing device, the sun gear, and the planetary gear as viewed from the direction of arrows IX-IX in FIG. 5. 下部走行体と上部旋回体との間の電気回路と油圧回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the electric circuit and hydraulic circuit between a lower traveling body and an upper turning body. 旋回動作と走行動作における旋回体側電動モータと走行体側電動モータの制御状態図である。It is a control state figure of the revolving body side electric motor and the traveling body side electric motor in turning operation and running operation. 本発明の第2の実施の形態によるクラッチ機構を備えた構成を図5と同様位置から見た拡大縦断面図である。FIG. 6 is an enlarged longitudinal sectional view of a configuration including a clutch mechanism according to a second embodiment of the present invention as viewed from the same position as in FIG. 5. 図12中のクラッチ機構等を示す要部拡大の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the principal part expansion which shows the clutch mechanism etc. in FIG. 旋回動作と走行動作における旋回体側電動モータと走行体側電動モータと旋回体側クラッチ機構と走行体側クラッチ機構の制御状態図である。FIG. 6 is a control state diagram of a swing body side electric motor, a travel body side electric motor, a swing body side clutch mechanism, and a travel body side clutch mechanism in a swing operation and a travel operation. 本発明の第3の実施の形態によるデファレンシャル機構を備えた構成を図5と同様位置から見た拡大縦断面図である。It is the expanded longitudinal cross-sectional view which looked at the structure provided with the differential mechanism by the 3rd Embodiment of this invention from the same position as FIG. 図15中のデファレンシャル機構等を示す要部拡大の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the principal part expansion which shows the differential mechanism etc. in FIG. 旋回動作と走行動作における旋回体側電動モータと走行体側電動モータの制御状態図である。It is a control state figure of the revolving body side electric motor and the traveling body side electric motor in turning operation and running operation.

以下、本発明の実施の形態に係る旋回式建設機械として、ハイブリッド式油圧ショベルと電動式油圧ショベルのうち、エンジンとアシスト発電モータを併用したハイブリッド式油圧ショベルを例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。   Hereinafter, as a swivel construction machine according to an embodiment of the present invention, a hybrid hydraulic excavator using an engine and an assist generator motor in combination among hybrid hydraulic excavators and electric hydraulic excavators will be described as an example, and will be described in detail according to the accompanying drawings. explain.

なお、電動式油圧ショベルとして構成する場合には、エンジンを廃止して、電動モータだけで油圧ポンプを駆動する構成とすればよいものである。   In the case of an electric hydraulic excavator, the engine may be eliminated and the hydraulic pump may be driven only by the electric motor.

図1ないし図11は本発明の第1の実施の形態を示している。図1において、1は旋回式建設機械としてのハイブリッド式油圧ショベルで、該油圧ショベル1は、自走可能なクローラ式の下部走行体2と、該下部走行体2上に設けられた旋回軸受装置3と、前記下部走行体2上に該旋回軸受装置3を介して旋回可能に搭載された上部旋回体4と、該上部旋回体4の前側に俯仰動可能に設けられ、土砂の掘削作業等を行う作業装置5とにより構成されている。   1 to 11 show a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a hybrid hydraulic excavator as a swing construction machine. The hydraulic excavator 1 includes a self-propelled crawler-type lower traveling body 2 and a swing bearing device provided on the lower traveling body 2. 3, an upper swing body 4 that is pivotably mounted on the lower traveling body 2 via the swing bearing device 3, and is provided so as to be able to move up and down on the front side of the upper swing body 4 so as to excavate earth and sand. It is comprised with the working device 5 which performs.

作業装置5は、後述する旋回フレーム12の各縦板14,15に俯仰動可能に取付けられたブーム5Aと、該ブーム5Aの先端部に俯仰動可能に取付けられたアーム5Bと、該アーム5Bの先端部に回動可能に取付けられたバケット5Cと、これらを駆動する油圧シリンダからなるブームシリンダ5D、アームシリンダ5E、バケットシリンダ5Fとにより構成されている。   The working device 5 includes a boom 5A attached to each vertical plate 14 and 15 of the revolving frame 12 to be described later, an arm 5B attached to the distal end portion of the boom 5A, and an arm 5B. The bucket 5C is rotatably attached to the front end of the cylinder, and the boom cylinder 5D, the arm cylinder 5E, and the bucket cylinder 5F are hydraulic cylinders that drive the bucket 5C.

ここで、図1、図2に示すように、下部走行体2は、左,右両側に位置して前,後方向に延びたサイドフレーム6L,6Rを有するトラックフレーム6と、該トラックフレーム6の左,右のサイドフレーム6L,6Rの長さ方向の一端部に設けられた駆動輪7L,7Rと、前記各サイドフレーム6L,6Rの他端部に設けられた遊動輪8L,8Rと、前記駆動輪7L,7Rと遊動輪8L,8Rに巻回された履帯9L,9Rとにより構成されている。   Here, as shown in FIGS. 1 and 2, the lower traveling body 2 includes a track frame 6 having side frames 6 </ b> L and 6 </ b> R located on both the left and right sides and extending in the front and rear directions, and the track frame 6. Drive wheels 7L, 7R provided at one end in the length direction of the left and right side frames 6L, 6R, idle wheels 8L, 8R provided at the other ends of the side frames 6L, 6R, The drive wheels 7L and 7R and the crawler belts 9L and 9R wound around the idle wheels 8L and 8R are configured.

左側の駆動輪7Lは左側の走行用電動モータ10Lによって回転駆動され、右側の駆動輪7Rは右側の走行用電動モータ10Rによって回転駆動される。これらの走行用電動モータ10L,10Rは、履帯9L,9Rを独立して駆動制御するもので、後述の蓄電装置25、走行体側電動モータ40からの給電により回転駆動されるものである。   The left driving wheel 7L is rotationally driven by the left traveling electric motor 10L, and the right driving wheel 7R is rotationally driven by the right traveling electric motor 10R. These electric motors 10L and 10R for traveling independently drive and control the crawler belts 9L and 9R, and are rotationally driven by power supply from the power storage device 25 and the traveling body side electric motor 40 described later.

一方、トラックフレーム6は、例えば製缶構造によって内部空間をもったボックス体として形成されており、この内部空間を利用して後述の走行体側電動モータ40が配置されている。トラックフレーム6の中央部の上側には、支持筒体11が設けられ、該支持筒体11の上端部には、径方向の外側に突出した鍔状の取付フランジ11A(図2、図5参照)が設けられている。この取付フランジ11A上には、後述する旋回軸受装置3の内輪26が多数本のボルト29によって取付けられている。   On the other hand, the track frame 6 is formed as a box body having an internal space by, for example, a can-making structure, and a traveling body side electric motor 40 to be described later is disposed using the internal space. A support cylinder 11 is provided on the upper side of the center portion of the track frame 6, and a flange-like mounting flange 11 </ b> A (see FIGS. 2 and 5) protruding outward in the radial direction is provided at the upper end of the support cylinder 11. ) Is provided. On the mounting flange 11 </ b> A, an inner ring 26 of the slewing bearing device 3 to be described later is mounted by a large number of bolts 29.

さらに、取付フランジ11Aの内周側には、図5に示すように、支持筒体11を閉塞するように円板状のモータ取付板11Bが取付けられ、該モータ取付板11Bの中心位置には走行体側電動モータ40を取付けるためのモータ取付孔11Cが設けられている。なお、モータ取付板11Bは、潤滑用のグリース(図示せず)を後述の内歯歯車26B、太陽歯車32,33、遊星歯車34の周囲に保持するグリースバスの底板を兼ねている。   Further, as shown in FIG. 5, a disk-shaped motor mounting plate 11B is mounted on the inner peripheral side of the mounting flange 11A so as to close the support cylinder 11, and at the central position of the motor mounting plate 11B. A motor attachment hole 11C for attaching the traveling body side electric motor 40 is provided. The motor mounting plate 11B also serves as a bottom plate of a grease bath that holds lubricating grease (not shown) around an internal gear 26B, sun gears 32 and 33, and a planetary gear 34, which will be described later.

上部旋回体4は、後述の旋回フレーム12が旋回軸受装置3を介して下部走行体2上に旋回自在に搭載されている。この旋回フレーム12上には、キャブ19、カウンタウエイト20、蓄電装置21、エンジン22、アシスト発電モータ24、旋回体側電動モータ38、スリップリング41等が設けられている。   The upper swing body 4 has a swing frame 12 (described later) mounted on the lower traveling body 2 via the swing bearing device 3 so as to be rotatable. A cab 19, counterweight 20, power storage device 21, engine 22, assist power generation motor 24, revolving body side electric motor 38, slip ring 41, and the like are provided on the revolving frame 12.

12は上部旋回体4の支持構造体を形成する旋回フレームである。図3に示すように、旋回フレーム12は、前,後方向に延びる厚肉な鋼板等からなる底板13と、該底板13上に立設され、左,右方向に所定の間隔をもって前,後方向に延びた左縦板14,右縦板15と、該各縦板14,15の外側に間隔をもって配置され、前,後方向に延びた左サイドフレーム16,右サイドフレーム17と、前記底板13、各縦板14,15から左,右方向に張出し、その先端部に前記左,右のサイドフレーム16,17を支持する複数本の張出しビーム18とにより構成されている。各縦板14,15の前側には、作業装置5のブーム5Aのフート部が俯仰動可能に取付けられている。   A revolving frame 12 forms a support structure for the upper revolving structure 4. As shown in FIG. 3, the revolving frame 12 has a bottom plate 13 made of a thick steel plate or the like extending in the front and rear directions, and is erected on the bottom plate 13 and has a predetermined interval in the left and right directions. The left vertical plate 14 and the right vertical plate 15 extending in the direction, the left side frame 16 and the right side frame 17 which are arranged at intervals outside the vertical plates 14 and 15 and extend in the front and rear directions, and the bottom plate 13. A plurality of projecting beams 18 projecting from the vertical plates 14 and 15 in the left and right directions, and supporting the left and right side frames 16 and 17 at the front ends thereof. A foot part of the boom 5A of the working device 5 is attached to the front side of each vertical plate 14 and 15 so as to be able to be lifted and lowered.

ここで、旋回フレーム12の底板13は、旋回中心Oを軸線として後述する遊星歯車34と一緒に旋回動作する遊星歯車機構37のキャリアとして機能するものである。図4に示すように、底板13には、後述する旋回軸受装置3の外輪27に形成した各ボルト挿通孔27Dに対応するように、多数個のめねじ孔13Aが旋回中心Oを中心とする円環状に並んで上,下方向に貫通して形成されている。この底板13の旋回中心Oの軸線位置には、後述の旋回体側電動モータ38を取付けるためのモータ取付孔13Bが設けられ、該モータ取付孔13Bの周囲には、多数個のめねじ孔13Cが上,下方向に貫通して形成されている。   Here, the bottom plate 13 of the swivel frame 12 functions as a carrier of a planetary gear mechanism 37 that swivels together with a planetary gear 34 described later with the swivel center O as an axis. As shown in FIG. 4, in the bottom plate 13, a large number of female screw holes 13 </ b> A are centered on the turning center O so as to correspond to each bolt insertion hole 27 </ b> D formed in the outer ring 27 of the turning bearing device 3 described later. It is formed in an annular shape so as to penetrate upward and downward. A motor mounting hole 13B for mounting a rotating body side electric motor 38, which will be described later, is provided at the axis position of the rotation center O of the bottom plate 13. A number of female screw holes 13C are provided around the motor mounting hole 13B. It is formed penetrating upward and downward.

一方、底板13には、各めねじ孔13Aとモータ取付孔13Bとの間に位置して周方向に等間隔で複数個、例えば3個のピン孔13Dが上,下方向に貫通して形成されている。このピン孔13Dは、図5に示すように、後述の遊星歯車34を底板13(旋回フレーム12)に対し回転自在に取付けるための支持ピン35が挿嵌されるものである。   On the other hand, the bottom plate 13 is formed between each female screw hole 13A and the motor mounting hole 13B and is formed with a plurality of, for example, three pin holes 13D penetrating upward and downward at equal intervals in the circumferential direction. Has been. As shown in FIG. 5, the pin hole 13 </ b> D is inserted with a support pin 35 for rotatably attaching a later-described planetary gear 34 to the bottom plate 13 (the turning frame 12).

さらに、底板13の前側寄り位置には、後述のブラシ装置45を取付けるためのブラシ取付孔13Eが設けられ、該ブラシ取付孔13Eの周囲には、例えば2個のめねじ孔13Fが上,下方向に形成されている。なお、ブラシ取付孔13Eは、底板13の前側寄り位置に設けているが、後述する環状電極43の上側で周囲の邪魔にならない位置であれば、前側位置以外に配設することもできる。   Further, a brush mounting hole 13E for mounting a brush device 45 to be described later is provided at a position closer to the front side of the bottom plate 13, and for example, two female screw holes 13F are provided above and below the brush mounting hole 13E. It is formed in the direction. The brush mounting hole 13E is provided at a position closer to the front side of the bottom plate 13. However, the brush mounting hole 13E can be disposed at a position other than the front position as long as it is located on the upper side of the annular electrode 43 described below and does not interfere with the surroundings.

19は旋回フレーム12の左前側に設けられたキャブ(図1参照)で、該キャブ19内には、オペレータが着座する運転席が設けられ、該運転席の周囲には、走行用の操作レバー、作業用の操作レバー等(いずれも図示せず)が配設されている。20は旋回フレーム12の後部に取付けられたカウンタウエイトである。   Reference numeral 19 denotes a cab (see FIG. 1) provided on the left front side of the revolving frame 12. A driver's seat on which an operator is seated is provided in the cab 19, and an operating lever for traveling is provided around the driver's seat. A working operation lever and the like (both not shown) are provided. Reference numeral 20 denotes a counterweight attached to the rear portion of the revolving frame 12.

21は旋回フレーム12上に位置して設けられた旋回体側の蓄電装置(図10参照)で、該蓄電装置21は、キャパシタと呼ばれ、商用電源に接続されて電荷を蓄電するものである。この蓄電装置21は、旋回体側電動モータ38と接続され、この旋回体側電動モータ38に給電するものである。   Reference numeral 21 denotes a revolving unit-side power storage device (see FIG. 10) provided on the revolving frame 12, and this power storage device 21 is called a capacitor and is connected to a commercial power source to store electric charges. The power storage device 21 is connected to the swing body side electric motor 38 and supplies power to the swing body side electric motor 38.

22はキャブ19とカウンタウエイト20との間に位置して旋回フレーム12上に設けられたエンジンで、該エンジン22には、油圧ポンプ23とアシスト発電モータ24とが接続されている。ここで、油圧ポンプ23は、作業装置5の各シリンダ5D,5E,5Fを駆動するための動力源となる圧油を吐出するもので、後述のコントロールバルブ54を介して各シリンダ5D,5E,5Fと接続されている。一方、アシスト発電モータ24は、エンジン22によって回転駆動させることにより発電し、またはエンジン22をアシスト駆動するものである。   An engine 22 is provided on the turning frame 12 between the cab 19 and the counterweight 20, and a hydraulic pump 23 and an assist power generation motor 24 are connected to the engine 22. Here, the hydraulic pump 23 discharges pressure oil as a power source for driving the cylinders 5D, 5E, and 5F of the work device 5, and the cylinders 5D, 5E, It is connected to 5F. On the other hand, the assist power generation motor 24 generates power by being rotationally driven by the engine 22 or assists the engine 22.

25は下部走行体2のトラックフレーム6に設けられた走行体側の蓄電装置で、該蓄電装置25は、前述した旋回体側の蓄電装置21と同様に、キャパシタと呼ばれ、商用電源に接続されて電荷を蓄電するものである。この蓄電装置25は、走行用電動モータ10L,10Rと接続され、この走行用電動モータ10L,10Rに給電するものである。   25 is a power storage device on the traveling body side provided on the track frame 6 of the lower traveling body 2, and the power storage device 25 is called a capacitor and is connected to a commercial power source, like the power storage device 21 on the revolving body side described above. It stores electric charge. The power storage device 25 is connected to the traveling electric motors 10L and 10R and supplies power to the traveling electric motors 10L and 10R.

次に、下部走行体2上に上部旋回体4を旋回可能に支持するために設けられた第1の実施の形態による旋回軸受装置3の構成について説明する。   Next, the configuration of the slewing bearing device 3 according to the first embodiment provided for pivotally supporting the upper swing body 4 on the lower traveling body 2 will be described.

図4に示すように、旋回軸受装置3は、下部走行体2の支持筒体11上に旋回中心Oを軸線として設けられ、下部走行体2に対して上部旋回体4を水平方向で旋回可能に支持するものである。図5、図6に示すように、この旋回軸受装置3は、下部走行体2の支持筒体11上に取付けられた円環状の内輪26と、該内輪26の径方向の外側に同心円上に設けられた円環状の外輪27と、前記内輪26の外周側に設けた軌道26Aと外輪27の内周側に設けた軌道27Aとの間に転動可能に配置され前記内輪26と外輪27とを相対回転可能に支持する転動体としての多数個の鋼球28とにより構成されている。   As shown in FIG. 4, the slewing bearing device 3 is provided on the support cylinder 11 of the lower traveling body 2 with the pivot center O as an axis, and can swing the upper revolving body 4 in the horizontal direction with respect to the lower traveling body 2. To support. As shown in FIGS. 5 and 6, the slewing bearing device 3 includes an annular inner ring 26 mounted on the support cylinder 11 of the lower traveling body 2, and a concentric circle on the radially outer side of the inner ring 26. The inner ring 26 and the outer ring 27 are arranged so as to be able to roll between an annular outer ring 27 provided, and a track 26A provided on the outer peripheral side of the inner ring 26 and a track 27A provided on the inner peripheral side of the outer ring 27. And a large number of steel balls 28 as rolling elements that support the rotation of the balls.

内輪26は、下部走行体2を構成する支持筒体11の取付フランジ11Aに挿通されたボルト29を後述の各めねじ穴26Eに螺着することにより、支持筒体11上に一体的に取付けられている。ここで、内輪26は、例えば四角形状の断面をもって円環状に形成され、その外周面には、半円状の軌道26Aが形成されている。一方、内輪26の内周側には、遊星歯車34が噛合する歯数Z1の内歯歯車26Bが形成されている。内輪26の上面部26Cには、後述の電極台42、環状電極43が取付けられている。さらに、内輪26の下面部26Dには、周方向に所定の間隔をもって多数個のめねじ穴26Eが形成されている。   The inner ring 26 is integrally mounted on the support cylinder 11 by screwing bolts 29 inserted into the mounting flange 11A of the support cylinder 11 constituting the lower traveling body 2 into respective female screw holes 26E described later. It has been. Here, the inner ring 26 is formed in an annular shape with, for example, a rectangular cross section, and a semicircular track 26A is formed on the outer peripheral surface thereof. On the other hand, an internal gear 26B having the number of teeth Z1 with which the planetary gear 34 meshes is formed on the inner peripheral side of the inner ring 26. An electrode table 42 and an annular electrode 43 described later are attached to the upper surface portion 26 </ b> C of the inner ring 26. Furthermore, a large number of female screw holes 26E are formed in the lower surface portion 26D of the inner ring 26 at predetermined intervals in the circumferential direction.

図8に示すように、内輪26には、上面部26Cから下面部26Dに貫通する貫通孔26Fが、例えば後述する環状電極43の本数に応じて4本設けられている(1本のみ図示)。貫通孔26Fは、各環状電極43と第4〜第7のPCU63〜66とを電気的に接続するためのリード線44A〜45Dを挿通させるものである。   As shown in FIG. 8, the inner ring 26 is provided with four through holes 26F penetrating from the upper surface portion 26C to the lower surface portion 26D, for example, according to the number of annular electrodes 43 described later (only one is shown). . The through hole 26F is for inserting lead wires 44A to 45D for electrically connecting each annular electrode 43 and the fourth to seventh PCUs 63 to 66.

外輪27は、例えば四角形状の断面をもって内輪26よりも一回り大径な円環状に形成され、その内周面には、内輪26の軌道26Aと対向した半円状の軌道27Aが形成されている。ここで、外輪27は、当該外輪27を旋回フレーム12の底板13に取付けたときに、内輪26の上部が底板13と干渉しないように、その上面部27Bを内輪26の上面部26Cよりも高い位置に配置している。これにより、外輪27の上面部27Bを旋回フレーム12の底板13に取付けた状態では、外輪27の上面部27Bと内輪26の上面部26Cとの段差によって、内輪26の上面部26Cと底板13との間に空間を形成することができる。内輪26の上面部26Cには、この空間を利用して環状電極43を設けることができる。   The outer ring 27 is formed in an annular shape having a square cross section, for example, and is slightly larger in diameter than the inner ring 26, and a semicircular track 27A facing the track 26A of the inner ring 26 is formed on the inner peripheral surface thereof. Yes. Here, the outer ring 27 has an upper surface portion 27B higher than the upper surface portion 26C of the inner ring 26 so that the upper portion of the inner ring 26 does not interfere with the bottom plate 13 when the outer ring 27 is attached to the bottom plate 13 of the turning frame 12. Placed in position. Thus, in a state where the upper surface portion 27B of the outer ring 27 is attached to the bottom plate 13 of the turning frame 12, the upper surface portion 26C of the inner ring 26 and the bottom plate 13 are caused by the step between the upper surface portion 27B of the outer ring 27 and the upper surface portion 26C of the inner ring 26. A space can be formed between the two. An annular electrode 43 can be provided on the upper surface portion 26C of the inner ring 26 using this space.

図5、図6に示すように、外輪27には、上面部27Bから下面部27Cに貫通する多数本のボルト挿通孔27Dが所定の間隔をもって設けられている。外輪27は、各ボルト挿通孔27Dに挿通したボルト30を底板13のめねじ孔13Aに螺着することにより、該底板13に一体的に取付けられている。   As shown in FIGS. 5 and 6, the outer ring 27 is provided with a large number of bolt insertion holes 27D penetrating from the upper surface portion 27B to the lower surface portion 27C at a predetermined interval. The outer ring 27 is integrally attached to the bottom plate 13 by screwing bolts 30 inserted into the respective bolt insertion holes 27 </ b> D into the female screw holes 13 </ b> A of the bottom plate 13.

なお、旋回軸受装置3には、外輪27の内周面と内輪26の外周面に上側環状シール部材31Aと下側環状シール部材31B(図8参照)が設けられ、該各環状シール部材31A,31Bによって各鋼球28の周囲にグリースが保持されている。   The slewing bearing device 3 is provided with an upper annular seal member 31A and a lower annular seal member 31B (see FIG. 8) on the inner peripheral surface of the outer ring 27 and the outer peripheral surface of the inner ring 26. Grease is held around each steel ball 28 by 31B.

次に、第1の実施の形態の特徴部分の一部となる遊星歯車機構37を構成する太陽歯車32,33と遊星歯車34について、図5、図9を参照しつつ説明する。   Next, the sun gears 32 and 33 and the planetary gear 34 constituting the planetary gear mechanism 37 that is a part of the characteristic part of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 9.

32は支持筒体11のモータ取付板11Bと旋回フレーム12の底板13との間で旋回軸受装置3の旋回中心Oの軸線位置に設けられた旋回体側太陽歯車を示している。この旋回体側太陽歯車32は、内輪26の内歯歯車26Bに対応した軸方向(上,下方向)位置、具体的には、上部旋回体4側寄り(上側寄り)に配置されている。旋回体側太陽歯車32は、後述する遊星歯車34の歯幅寸法(上,下方向長さ寸法)の約半分の歯幅寸法をもった歯数Z2の外歯歯車として形成され、その中央位置には雌スプライン孔32Aが形成されている。旋回体側太陽歯車32は、雌スプライン孔32Aに後述する旋回体側電動モータ38の出力軸38Cが挿嵌され、該旋回体側電動モータ38によって回転駆動されるものである。   Reference numeral 32 denotes a revolving-body-side sun gear provided at the axis position of the revolving center O of the revolving bearing device 3 between the motor mounting plate 11B of the support cylinder 11 and the bottom plate 13 of the revolving frame 12. This revolving body side sun gear 32 is disposed in the axial direction (upward and downward direction) corresponding to the internal gear 26B of the inner ring 26, specifically, closer to the upper revolving body 4 side (upper side). The swirler-side sun gear 32 is formed as an external gear with the number of teeth Z2 having a tooth width dimension that is about half of the tooth width dimension (upper and lower length dimensions) of the planetary gear 34, which will be described later. A female spline hole 32A is formed. The turning body side sun gear 32 is inserted into a female spline hole 32 </ b> A by an output shaft 38 </ b> C of a turning body side electric motor 38 to be described later, and is rotated by the turning body side electric motor 38.

33は旋回体側太陽歯車32の下側に位置して該旋回体側太陽歯車32と同軸に配置された走行体側太陽歯車を示している。この走行体側太陽歯車33は、旋回体側太陽歯車32と同様に、遊星歯車34の歯幅寸法(上,下方向長さ寸法)の約半分の歯幅寸法をもった歯数Z2の外歯歯車として形成され、その中央位置には雌スプライン孔33Aが形成されている。走行体側太陽歯車33は、雌スプライン孔33Aに後述する走行体側電動モータ40の出力軸40Cが挿嵌され、該走行体側電動モータ40によって回転駆動されるものである。   Reference numeral 33 denotes a traveling body side sun gear which is located below the revolving body side sun gear 32 and is arranged coaxially with the revolving body side sun gear 32. This traveling body side sun gear 33 is similar to the swirling body side sun gear 32, and has an external gear with the number of teeth Z2 having a tooth width dimension of about half of the tooth width dimension (upper and lower length dimensions) of the planetary gear 34. The female spline hole 33A is formed in the center position. The traveling body side sun gear 33 is inserted into an output shaft 40C of a traveling body side electric motor 40 described later in the female spline hole 33A, and is rotated by the traveling body side electric motor 40.

なお、第1の実施の形態では、旋回体側太陽歯車32と走行体側太陽歯車33とを上,下方向で重ねて設け、旋回体側太陽歯車32に旋回体側電動モータ38の出力軸38Cを接続し、旋回体側太陽歯車32に走行体側電動モータ40の出力軸40Cを接続する構成としたが、1個の太陽歯車に旋回体側電動モータ38の出力軸38Cと走行体側電動モータ40の出力軸40Cとの両方を対向した状態で接続する構成としてもよい。   In the first embodiment, the revolving body side sun gear 32 and the traveling body side sun gear 33 are provided so as to overlap in the upward and downward directions, and the output shaft 38C of the revolving body side electric motor 38 is connected to the revolving body side sun gear 32. The output shaft 40C of the traveling body side electric motor 40 is connected to the revolving body side sun gear 32. However, the output shaft 38C of the revolving body side electric motor 38 and the output shaft 40C of the traveling body side electric motor 40 are connected to one sun gear. It is good also as a structure which connects in the state which opposed both.

34は上部旋回体4に設けられた複数個、例えば3個の遊星歯車である。この3個の遊星歯車34は、各太陽歯車32,33と内輪26の内歯歯車26Bとの間に周方向に等間隔で配置され、該各太陽歯車32,33と内歯歯車26Bとの両方に噛合している。これにより、各遊星歯車34は、自転しつつ各太陽歯車32,33の周囲を公転する。各遊星歯車34は、上,下方向に重ねて配置した状態の各太陽歯車32,33の歯幅寸法、内輪26の内歯歯車26Bの歯幅寸法と同等の歯幅寸法をもった歯数Z3の外歯歯車として形成されている。各遊星歯車34の中央位置には、軸受孔34Aが形成され、底板13のピン孔13Dに挿嵌された支持ピン35に軸受36を介して回転可能に支持されている。   Reference numeral 34 denotes a plurality of, for example, three planetary gears provided on the upper swing body 4. The three planetary gears 34 are arranged at equal intervals in the circumferential direction between the sun gears 32 and 33 and the internal gear 26B of the inner ring 26, and between the sun gears 32 and 33 and the internal gear 26B. It meshes with both. Thereby, each planetary gear 34 revolves around each sun gear 32, 33 while rotating. Each planetary gear 34 has a tooth width dimension equivalent to the tooth width dimension of the sun gears 32 and 33 and the tooth width dimension of the internal gear 26B of the inner ring 26 in a state where the planetary gears 34 are arranged in an upward and downward direction. It is formed as a Z3 external gear. A bearing hole 34 </ b> A is formed at the center position of each planetary gear 34, and is rotatably supported by a support pin 35 inserted into the pin hole 13 </ b> D of the bottom plate 13 via a bearing 36.

ここで、内輪26の内歯歯車26Bと各太陽歯車32,33とに各遊星歯車34を噛合することにより、遊星歯車機構37を構成している。この遊星歯車機構37は、各太陽歯車32,33が回転駆動されると、各遊星歯車34を自転させつつ各太陽歯車32,33の周囲で公転させることにより、大きな減速比をもってキャリアを兼ねる旋回フレーム12の底板13、即ち、上部旋回体4を旋回動作させることができる。この場合の遊星歯車機構37は、減速比i、内歯歯車26Bの歯数Z1、各太陽歯車32,33の歯数Z2とすると、下記の数1のように大きな減速比を得ることができる。   Here, the planetary gear mechanism 37 is configured by meshing the planetary gears 34 with the internal gears 26 </ b> B of the inner ring 26 and the sun gears 32 and 33. When the sun gears 32 and 33 are rotationally driven, the planetary gear mechanism 37 revolves around the sun gears 32 and 33 while rotating the planetary gears 34, so that the planetary gear mechanism 37 also serves as a carrier with a large reduction ratio. The bottom plate 13 of the frame 12, that is, the upper swing body 4 can be swung. In this case, the planetary gear mechanism 37 can obtain a large reduction ratio as shown in the following expression 1, where the reduction ratio i, the number of teeth Z1 of the internal gear 26B, and the number of teeth Z2 of the sun gears 32 and 33 are given. .

Figure 0006067414
Figure 0006067414

これにより、後述の旋回体側電動モータ38と走行体側電動モータ40の駆動トルクが低い場合でも、遊星歯車機構37による減速によって高い駆動トルクを得ることができる。従って、各電動モータ38,40は、別途減速機構を設けずに、または少ない減速段数(小さな減速比)の減速機構を設けるだけでよいから、これらの電動モータ38,40を小型化することができる。   Thereby, even when the driving torques of the swing body side electric motor 38 and the traveling body side electric motor 40 described later are low, a high driving torque can be obtained by the deceleration by the planetary gear mechanism 37. Therefore, the electric motors 38 and 40 do not need to be provided with a separate speed reduction mechanism, or need only be provided with a speed reduction mechanism having a small number of reduction stages (small reduction ratio). Therefore, the electric motors 38 and 40 can be downsized. it can.

次に、第1の実施の形態の特徴部分である旋回体側電動モータ38と走行体側電動モータ40の構成について説明する。   Next, the structure of the revolving body side electric motor 38 and the traveling body side electric motor 40 which are the characteristic parts of 1st Embodiment is demonstrated.

38は上部旋回体4に設けられた旋回体側電動モータを示している。この旋回体側電動モータ38は、旋回体側太陽歯車32を回転駆動するもので、旋回中心Oの軸線が回転中心となるように旋回体側太陽歯車32の上側に配置されている。旋回体側電動モータ38は、ケーシング38A内に固定子、回転子等(いずれも図示せず)を収容し、このケーシング38Aの下部位置には、径方向外向きに突出してフランジ部38Bが設けられている。一方、回転子の回転軸線位置には、ケーシング38Aに回転可能に取付けられた出力軸38Cが設けられ、この出力軸38Cには、下側に突出した先端側に雄スプライン38C1が形成されている。   Reference numeral 38 denotes a swing body side electric motor provided in the upper swing body 4. The revolving unit side electric motor 38 drives the revolving unit side sun gear 32 to rotate, and is disposed on the upper side of the revolving unit side sun gear 32 so that the axis of the revolving center O is the center of rotation. The revolving body side electric motor 38 houses a stator, a rotor and the like (both not shown) in a casing 38A, and a flange 38B is provided projecting radially outward at a lower position of the casing 38A. ing. On the other hand, an output shaft 38C rotatably attached to the casing 38A is provided at the rotational axis position of the rotor, and a male spline 38C1 is formed on the output shaft 38C on the tip side protruding downward. .

旋回体側電動モータ38は、旋回フレーム12を構成する底板13のモータ取付孔13Bに出力軸38Cの先端側を挿通させつつ、雄スプライン38C1を旋回体側太陽歯車32の雌スプライン孔32Aに噛合状態で挿入し、フランジ部38Bを底板13の上面に当接させる。この状態で、フランジ部38Bに挿通させたボルト39を底板13のめねじ孔13Cに螺着することにより、旋回体側電動モータ38を底板13上に取付けることができる。   The swing body side electric motor 38 is engaged with the male spline 38C1 in the female spline hole 32A of the swing body side sun gear 32 while the tip end side of the output shaft 38C is inserted into the motor mounting hole 13B of the bottom plate 13 constituting the swing frame 12. Insert the flange portion 38B into contact with the upper surface of the bottom plate 13. In this state, the rotating body side electric motor 38 can be mounted on the bottom plate 13 by screwing the bolt 39 inserted through the flange portion 38B into the female screw hole 13C of the bottom plate 13.

旋回体側電動モータ38は、同等の大きさの油圧モータに比較すると、高回転型で、駆動トルクが低いという特性を有している。しかし、旋回体側電動モータ38は、その出力軸38Cを遊星歯車機構37の旋回体側太陽歯車32に接続することにより、この遊星歯車機構37による大きな減速比を利用して高い駆動トルクを得ることができる。従って、旋回体側電動モータ38は、駆動トルクを高めるために、例えばケーシング38A内に減速機構を設けたり、既存の減速機構の減速段数を追加したりする必要がないから、底板13上に突出して配置されるケーシング38Aを小型化することができる。   The revolving body side electric motor 38 has a characteristic that it is a high rotation type and has a low driving torque as compared with a hydraulic motor of the same size. However, the turning body side electric motor 38 can obtain a high driving torque by utilizing the large reduction ratio of the planetary gear mechanism 37 by connecting the output shaft 38C to the turning body side sun gear 32 of the planetary gear mechanism 37. it can. Therefore, the swinging body side electric motor 38 protrudes on the bottom plate 13 because it is not necessary to provide a reduction mechanism in the casing 38A or add the number of reduction stages of the existing reduction mechanism, for example, in order to increase the drive torque. The casing 38A to be arranged can be reduced in size.

40は下部走行体2に設けられた走行体側電動モータを示している。この走行体側電動モータ40は、走行体側太陽歯車33を回転駆動するもので、該走行体側太陽歯車33の下側に配置されている。具体的には、走行体側電動モータ40は、下部走行体2のトラックフレーム6に設けられた支持筒体11のモータ取付板11Bに取付けられている。走行体側電動モータ40は、旋回体側電動モータ38と同軸となるように旋回中心Oの軸線を回転中心として配置され、該旋回体側電動モータ38とほぼ同様に、ケーシング40A、フランジ部40B、出力軸40Cを有している。   Reference numeral 40 denotes a traveling body side electric motor provided in the lower traveling body 2. The traveling body side electric motor 40 rotates the traveling body side sun gear 33 and is disposed below the traveling body side sun gear 33. Specifically, the traveling body side electric motor 40 is attached to the motor mounting plate 11 </ b> B of the support cylinder 11 provided on the track frame 6 of the lower traveling body 2. The traveling body side electric motor 40 is disposed around the axis of the turning center O so as to be coaxial with the turning body side electric motor 38, and substantially the same as the turning body side electric motor 38, the casing 40 </ b> A, the flange portion 40 </ b> B, the output shaft. 40C.

走行体側電動モータ40は、支持筒体11のモータ取付孔11Cに出力軸40Cの先端側を挿通させつつ、雄スプライン40C1を走行体側太陽歯車33の雌スプライン孔33Aに噛合状態で挿入し、フランジ部40Bをモータ取付板11Bの下面に当接させる。この状態で、フランジ部40Bに挿通させたボルト39をモータ取付板11Bのめねじ孔(図示せず)に螺着することにより、走行体側電動モータ40を支持筒体11内(トラックフレーム6内)に取付けることができる。   The traveling body side electric motor 40 inserts the male spline 40C1 into the female spline hole 33A of the traveling body side sun gear 33 in a meshed manner while inserting the distal end side of the output shaft 40C into the motor mounting hole 11C of the support cylinder 11 and flanges. The part 40B is brought into contact with the lower surface of the motor mounting plate 11B. In this state, the bolt 39 inserted through the flange portion 40B is screwed into a female screw hole (not shown) of the motor mounting plate 11B, so that the traveling body side electric motor 40 is placed in the support cylinder 11 (in the track frame 6). ) Can be installed.

このように構成された走行体側電動モータ40は、旋回体側電動モータ38と同様に、その出力軸40Cを遊星歯車機構37の走行体側太陽歯車33に接続することにより、高い駆動トルクを得ることができる。従って、走行体側電動モータ40のケーシング38Aも小型化することができる。   The traveling body side electric motor 40 configured as described above can obtain a high driving torque by connecting its output shaft 40C to the traveling body side sun gear 33 of the planetary gear mechanism 37, similarly to the turning body side electric motor 38. it can. Therefore, the casing 38A of the traveling body side electric motor 40 can also be reduced in size.

ここで、下部走行体2上で上部旋回体4を旋回駆動するための旋回モータとして、旋回体側電動モータ38と走行体側電動モータ40との2つのモータを設けているから、2つの電動モータ38,40の駆動トルクを合せることができ、高い駆動トルクを得ることができる。この場合、走行体側電動モータ40は、下部走行体2のトラックフレーム6内のスペースを利用して配置しているから、上部旋回体4には、旋回体側電動モータ38を設置するためのスペースを確保すればよく、上部旋回体4を小型化することができる。   Here, since the two motors of the swing body side electric motor 38 and the travel body side electric motor 40 are provided as the swing motors for driving the upper swing body 4 to swing on the lower traveling body 2, the two electric motors 38 are provided. , 40 can be combined, and a high driving torque can be obtained. In this case, since the traveling body side electric motor 40 is arranged using the space in the track frame 6 of the lower traveling body 2, the upper revolving body 4 has a space for installing the revolving body side electric motor 38. What is necessary is just to ensure, and the upper revolving body 4 can be reduced in size.

次に、下部走行体2と上部旋回体4とを電気的に接続するスリップリング41の構成について述べる。   Next, the configuration of the slip ring 41 that electrically connects the lower traveling body 2 and the upper swing body 4 will be described.

即ち、41は旋回軸受装置3と上部旋回体4との間に設けられたスリップリングを示している。このスリップリング41は、下部走行体2上で上部旋回体4が旋回するのを許しつつ、下部走行体2と上部旋回体4との間を電気的に接続するものである。スリップリング41は、後述の電極台42、環状電極43、ブラシ装置45によって構成されている。   That is, reference numeral 41 denotes a slip ring provided between the swing bearing device 3 and the upper swing body 4. The slip ring 41 electrically connects the lower traveling body 2 and the upper revolving body 4 while allowing the upper revolving body 4 to revolve on the lower traveling body 2. The slip ring 41 includes an electrode table 42, an annular electrode 43, and a brush device 45, which will be described later.

図8に示すように、42は旋回軸受装置3を構成する内輪26の上面部26Cに設けられた電極台である。この電極台42は、図6に示すように、内輪26の上面部26Cとほぼ同じ直径寸法を有する円環状の平坦な板体として形成され、上面側に後述の環状電極43が取付けられる。電極台42は、環状電極43が取付けられるために、その上面側または全体が絶縁材料を用いて構成されている。   As shown in FIG. 8, reference numeral 42 denotes an electrode table provided on the upper surface portion 26 </ b> C of the inner ring 26 constituting the slewing bearing device 3. As shown in FIG. 6, the electrode base 42 is formed as an annular flat plate having substantially the same diameter as the upper surface portion 26 </ b> C of the inner ring 26, and an annular electrode 43 described later is attached to the upper surface side. Since the annular electrode 43 is attached to the electrode table 42, the upper surface side or the whole of the electrode table 42 is configured using an insulating material.

43A〜43Dは内輪26の上面部26Cとなる電極台42上に設けられた複数本、例えば4本の環状電極(以下、全体として環状電極43という)を示している。この環状電極43は、旋回軸受装置3による旋回中心Oを中心とした同心円上に4重の円弧として形成され、図7に示すように、例えば内側が環状電極43Aとなり、外側が環状電極43Dとなっている。図8に示すように、環状電極43A〜43Dに接続されたそれぞれのリード線44A〜44Dが内輪26の貫通孔26F内をトラックフレーム6側に延びている。   Reference numerals 43 </ b> A to 43 </ b> D denote a plurality of, for example, four annular electrodes (hereinafter, referred to as an annular electrode 43 as a whole) provided on the electrode table 42 that becomes the upper surface portion 26 </ b> C of the inner ring 26. The annular electrode 43 is formed as a quadruple arc on a concentric circle centered on the turning center O by the slewing bearing device 3, and as shown in FIG. 7, for example, the inner side becomes the annular electrode 43A and the outer side becomes the annular electrode 43D. It has become. As shown in FIG. 8, the lead wires 44 </ b> A to 44 </ b> D connected to the annular electrodes 43 </ b> A to 43 </ b> D extend in the through hole 26 </ b> F of the inner ring 26 toward the track frame 6.

各環状電極43のうち、環状電極43A,43Bは、各種の情報や制御指令を通信する通信用の電極で、後述のPCU63,64,65,66の制御部63B,64B,65B,66Bに接続されている。一方、環状電極43C,43Dは、制御部63B,64B,65B,66Bを駆動させるための電源用の電極で、これら制御部63B,64B,65B,66Bに接続されている。   Of the annular electrodes 43, the annular electrodes 43A and 43B are communication electrodes that communicate various information and control commands, and are connected to control units 63B, 64B, 65B, and 66B of PCUs 63, 64, 65, and 66, which will be described later. Has been. On the other hand, the annular electrodes 43C and 43D are power supply electrodes for driving the control units 63B, 64B, 65B, and 66B, and are connected to the control units 63B, 64B, 65B, and 66B.

45はスリップリング41のブラシ装置を示している。このブラシ装置45は、環状電極43の上側に位置して旋回フレーム12の底板13に設けられている。図8に示すように、ブラシ装置45は、後述のブラシガイド46、蓋部材47、接点部材49等により構成されている。   Reference numeral 45 denotes a brush device for the slip ring 41. The brush device 45 is located on the upper side of the annular electrode 43 and is provided on the bottom plate 13 of the revolving frame 12. As shown in FIG. 8, the brush device 45 includes a brush guide 46, a lid member 47, a contact member 49, and the like which will be described later.

46はブラシ装置45の取付ベースとなるブラシガイドで、該ブラシガイド46は、底板13のブラシ取付孔13Eに挿嵌される円柱状に形成され、その軸線と平行になるように上,下方向に貫通して4本のブラシ挿通孔46Aが形成されている。これら4本のブラシ挿通孔46Aは、ブラシガイド46を底板13のブラシ取付孔13Eに取付けた状態で、それぞれ対応する環状電極43A〜43Dの真上に配置されている。ブラシガイド46の上部には、径方向に突出してフランジ部46Bが形成され、該フランジ部46Bには、径方向の対称位置に2個のボルト挿通孔46Cが形成されている。   46 is a brush guide serving as a mounting base for the brush device 45. The brush guide 46 is formed in a cylindrical shape to be fitted into the brush mounting hole 13E of the bottom plate 13, and is upward and downward so as to be parallel to the axis thereof. The four brush insertion holes 46A are formed through. These four brush insertion holes 46 </ b> A are arranged directly above the corresponding annular electrodes 43 </ b> A to 43 </ b> D in a state where the brush guide 46 is attached to the brush attachment hole 13 </ b> E of the bottom plate 13. A flange portion 46B is formed on the upper portion of the brush guide 46 so as to project in the radial direction, and two bolt insertion holes 46C are formed in the flange portion 46B at symmetrical positions in the radial direction.

47はブラシガイド46の上側に設けられた蓋部材で、該蓋部材47は、下側が開口した有蓋筒状に形成されている。蓋部材47は、ブラシガイド46の上側に取付けられることにより、後述する接点部材49A〜49Dの固定板50A〜50D等を覆うことができる。蓋部材47の下部には、ブラシガイド46のフランジ部46B、ボルト挿通孔46Cに対応するように、フランジ部47Aと2個のボルト挿通孔47Bとが形成されている。   Reference numeral 47 denotes a lid member provided on the upper side of the brush guide 46, and the lid member 47 is formed in a covered cylinder shape having an opening on the lower side. The lid member 47 can cover fixing plates 50A to 50D of contact members 49A to 49D, which will be described later, by being attached to the upper side of the brush guide 46. A flange portion 47A and two bolt insertion holes 47B are formed in the lower portion of the lid member 47 so as to correspond to the flange portion 46B and the bolt insertion hole 46C of the brush guide 46.

これにより、ブラシガイド46と蓋部材47は、ブラシガイド46を底板13のブラシ取付孔13Eに挿嵌し、フランジ部46B,47Aのボルト挿通孔46C,47Bに挿通したボルト48をめねじ孔13Fに螺着することにより、底板13の所定位置に取付けることができる。   Thus, the brush guide 46 and the lid member 47 are inserted into the brush mounting holes 13E of the bottom plate 13 and the bolts 48 inserted into the bolt insertion holes 46C and 47B of the flange portions 46B and 47A are inserted into the female screw holes 13F. It can be attached to a predetermined position of the bottom plate 13 by screwing to the bottom plate 13.

49A〜49Dは4本の環状電極43A〜43Dに対応するようにブラシガイド46に設けられた4組の接点部材(以下、全体として接点部材49という)を示している。該各接点部材49のうち、旋回中心側に位置する内側の接点部材49A,49Bは、環状電極43A,43Bと電気的に接続されるもので、通信線60A,60B,68A,68Bの一部を構成している。外側の接点部材49C,49Dは、環状電極43C,43Dと電気的に接続されるもので、制御電源線62A,62B,69A,69Bの一部を構成している。   Reference numerals 49A to 49D denote four sets of contact members (hereinafter referred to as contact members 49 as a whole) provided on the brush guide 46 so as to correspond to the four annular electrodes 43A to 43D. Among the contact members 49, the inner contact members 49A and 49B located on the turning center side are electrically connected to the annular electrodes 43A and 43B, and are part of the communication lines 60A, 60B, 68A and 68B. Is configured. The outer contact members 49C and 49D are electrically connected to the annular electrodes 43C and 43D, and constitute a part of the control power supply lines 62A, 62B, 69A, and 69B.

ここで、各接点部材49A〜49Dは、同様の構成となっていることから、代表として接点部材49Aの構成について説明し、他の接点部材49B〜49Dを構成する固定板50B〜50D、接点ブラシ51B〜51D、ばね部材52B〜52D、リード線53B〜53Dについては接点部材49Aと同様に対応する符号を付し、その説明を省略するものとする。   Here, since the contact members 49A to 49D have the same configuration, the configuration of the contact member 49A will be described as a representative, and the fixing plates 50B to 50D and the contact brushes constituting the other contact members 49B to 49D. 51B to 51D, spring members 52B to 52D, and lead wires 53B to 53D are denoted by the same reference numerals as the contact member 49A, and the description thereof is omitted.

図8に示すように、接点部材49Aは、ブラシ挿通孔46Aの上側を閉塞するようにブラシガイド46の上面に対して絶縁状態でボルト止めされた固定板50Aと、該固定板50Aの下方に位置してブラシ挿通孔46A内に上,下方向に移動可能に挿通され、例えばカーボン等の導電性材料を用いて棒状に形成された接点ブラシ51Aと、前記ブラシ挿通孔46A内に位置して前記固定板50Aと接点ブラシ51Aとの間に設けられ、該接点ブラシ51Aを下向きに付勢するばね部材52Aと、前記接点ブラシ51Aに電気的に接続されたリード線53Aとにより構成されている。   As shown in FIG. 8, the contact member 49A includes a fixing plate 50A bolted in an insulated state with respect to the upper surface of the brush guide 46 so as to close the upper side of the brush insertion hole 46A, and a lower portion of the fixing plate 50A. Positioned within the brush insertion hole 46A, the contact brush 51A is inserted into the brush insertion hole 46A so as to be movable upward and downward, and formed into a rod shape using a conductive material such as carbon, for example, and the brush insertion hole 46A. A spring member 52A provided between the fixed plate 50A and the contact brush 51A and biasing the contact brush 51A downward, and a lead wire 53A electrically connected to the contact brush 51A. .

接点部材49Aは、ブラシ装置45を底板13に取付けたときに、ばね部材52Aの付勢力で接点ブラシ51Aの先端を環状電極43Aに押付けることにより、下部走行体2上で上部旋回体4が旋回動作した場合でも、常に接点ブラシ51Aと環状電極43Aとを接触状態とすることができる。これにより、下部走行体2側のリード線44Aと上部旋回体4側のリード線53Aとを常に通電状態とすることができる。   When the brush member 45 is attached to the bottom plate 13, the contact member 49 </ b> A presses the tip of the contact brush 51 </ b> A against the annular electrode 43 </ b> A with the urging force of the spring member 52 </ b> A, thereby allowing the upper swing body 4 to move on the lower traveling body 2. Even when the turning operation is performed, the contact brush 51A and the annular electrode 43A can always be brought into contact with each other. Thereby, the lead wire 44 </ b> A on the lower traveling body 2 side and the lead wire 53 </ b> A on the upper swing body 4 side can always be energized.

次に、ハイブリッド式油圧ショベル1の油圧系統・電気系統等の構成について、図10等を参照しつつ説明する。   Next, the configuration of the hydraulic system / electric system etc. of the hybrid hydraulic excavator 1 will be described with reference to FIG.

まず、油圧系統について説明すると、駆動源としてエンジン22、アシスト発電モータ24を備え、該エンジン22とアシスト発電モータ24の駆動力は油圧ポンプ23に伝達されている。油圧系統を制御するコントロールバルブ54は、キャブ19内に設けられた作業用の操作レバーからの操作指令(油圧パイロット信号)に応じて、油圧ポンプ23から供給された圧油を作業装置5の各シリンダ5D,5E,5Fに供給、排出することにより、作業装置5を制御する。   First, the hydraulic system will be described. The engine 22 and the assist power generation motor 24 are provided as drive sources, and the driving force of the engine 22 and the assist power generation motor 24 is transmitted to the hydraulic pump 23. The control valve 54 for controlling the hydraulic system supplies the pressure oil supplied from the hydraulic pump 23 to each of the work devices 5 in accordance with an operation command (hydraulic pilot signal) from a work operation lever provided in the cab 19. The working device 5 is controlled by supplying and discharging the cylinders 5D, 5E, and 5F.

次に、電気系統について説明すると、走行用の操作レバーに応じて、下部走行体2の左,右の走行用電動モータ10L,10Rの回転数、回転方向を制御する。一方、作業用の操作レバーが上部旋回体4を旋回動作するように操作されたときには、旋回用の各電動モータ38,40の回転数、回転方向を制御する。   Next, the electrical system will be described. The number of rotations and the direction of rotation of the left and right traveling electric motors 10L, 10R of the lower traveling body 2 are controlled according to the traveling operation lever. On the other hand, when the operation lever for operation is operated so as to turn the upper swing body 4, the rotation speed and the rotation direction of each of the electric motors 38 and 40 for turning are controlled.

ここで、上部旋回体4の電気系統では、旋回体側電動モータ38は、蓄電デバイスとしての電気二重層キャパシタからなる蓄電装置21と、アシスト発電モータ24と、これらから供給された直流電力を三相交流電力として制御する複数のパワーコントロールユニット55〜57(以下、PCU55〜57という)、メインコントロールユニット58(以下、MCU58という)等の電気部品を備えた駆動システムとにより駆動される。   Here, in the electric system of the upper swing body 4, the swing body side electric motor 38 is a three-phase power storage device 21 composed of an electric double layer capacitor as the power storage device, the assist power generation motor 24, and the DC power supplied therefrom. It is driven by a drive system including electrical components such as a plurality of power control units 55 to 57 (hereinafter referred to as PCUs 55 to 57) and a main control unit 58 (hereinafter referred to as MCU 58) that are controlled as AC power.

第1のPCU55は、蓄電装置21に接続して設けられ、複数のスイッチング素子によって構成されたチョッパ55Aと、該チョッパ55Aのスイッチング素子のON/OFFを制御するための制御部55Bとを有している。チョッパ55Aは、旋回体側電動モータ38を駆動するための昇圧チョッパとして機能し、蓄電装置21から供給される直流電力を昇圧し、旋回体側電動モータ38に供給する。   The first PCU 55 is connected to the power storage device 21 and includes a chopper 55A configured by a plurality of switching elements, and a control unit 55B for controlling ON / OFF of the switching elements of the chopper 55A. ing. The chopper 55 </ b> A functions as a step-up chopper for driving the swing body side electric motor 38, boosts the DC power supplied from the power storage device 21, and supplies it to the swing body side electric motor 38.

第2のPCU56は、アシスト発電モータ24に接続して設けられ、例えば複数の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)等のスイッチング素子によって構成されたインバータ56Aと、該インバータ56Aのスイッチング素子のON/OFFを制御するための制御部56Bとを有している。アシスト発電モータ24の発電時には、インバータ56Aは、アシスト発電モータ24による発電電力を直流電力に変換して蓄電装置21に供給する。一方、アシスト発電モータ24のモータ駆動時には、インバータ56Aは、蓄電装置21からの直流電力を交流の駆動電力に変換してアシスト発電モータ24に供給する。   The second PCU 56 is provided in connection with the assist power generation motor 24. For example, the second PCU 56 is configured to turn on / off the inverter 56A composed of a plurality of switching elements such as insulated gate bipolar transistors (IGBT) and the switching elements of the inverter 56A. And a control unit 56B for controlling. During power generation by the assist power generation motor 24, the inverter 56 </ b> A converts the power generated by the assist power generation motor 24 into DC power and supplies it to the power storage device 21. On the other hand, when the assist power generation motor 24 is driven, the inverter 56 </ b> A converts the DC power from the power storage device 21 into AC drive power and supplies it to the assist power generation motor 24.

第3のPCU57は、旋回体側電動モータ38に接続して設けられ、複数のスイッチング素子によって構成されたインバータ57Aと、該インバータ57Aのスイッチング素子のON/OFFを制御するための制御部57Bとを有している。旋回体側電動モータ38の回生時には、インバータ57Aは、旋回体側電動モータ38による回生電力を直流電力に変換して蓄電装置21に供給する。一方、旋回体側電動モータ38の旋回駆動時には、インバータ57Aは、蓄電装置21からの直流電力を交流の駆動電力に変換して旋回体側電動モータ38に供給する。   The third PCU 57 is connected to the swing body side electric motor 38 and includes an inverter 57A configured by a plurality of switching elements, and a control unit 57B for controlling ON / OFF of the switching elements of the inverter 57A. Have. During regeneration of the swing body side electric motor 38, the inverter 57 </ b> A converts the regenerative power generated by the swing body side electric motor 38 into DC power and supplies it to the power storage device 21. On the other hand, during the turning drive of the swing body side electric motor 38, the inverter 57 </ b> A converts the DC power from the power storage device 21 into AC drive power and supplies it to the swing body side electric motor 38.

チョッパ55Aおよびインバータ56A,57Aは、一対の直流母線59A,59Bを通じて相互に接続されている。直流母線59A,59Bには、平滑コンデンサ(図示せず)が接続されると共に、例えば数百V程度の所定の直流電力が印加される。   The chopper 55A and the inverters 56A and 57A are connected to each other through a pair of DC buses 59A and 59B. A smoothing capacitor (not shown) is connected to the DC buses 59A and 59B, and predetermined DC power of about several hundred volts, for example, is applied.

制御部55B〜57BおよびMCU58は、一対の通信線60A,60Bを通じて相互に接続され、CAN(Control Area Network)を構成する。このため、制御部55B〜57BとMCU58との間では、CANを介して、高速なシリアル信号等を用いて各種の情報や制御指令が伝達される。さらに、制御部55B〜57Bと制御用電源61との間には、これらを駆動するための駆動電力を供給するための一対の制御電源線62A,62Bが接続されている。これにより、制御部55B〜57Bには、低圧な制御用電源61が電気的に接続され、例えば数十V程度の低圧な駆動電力が供給される。   The control units 55B to 57B and the MCU 58 are connected to each other through a pair of communication lines 60A and 60B to constitute a CAN (Control Area Network). For this reason, various information and control commands are transmitted between the control units 55B to 57B and the MCU 58 using a high-speed serial signal or the like via the CAN. Further, a pair of control power supply lines 62A and 62B for supplying drive power for driving them are connected between the control units 55B to 57B and the control power supply 61. As a result, a low-voltage control power supply 61 is electrically connected to the control units 55B to 57B, and a low-voltage drive power of, for example, several tens of volts is supplied.

ここで、上部旋回体4側に設けられた通信線60A,60Bと制御電源線62A,62Bは、スリップリング41を介して下部走行体2側に設けられた通信線68A,68Bと制御電源線69A,69Bに常に電気的に接続されている。   Here, the communication lines 60A and 60B and the control power supply lines 62A and 62B provided on the upper swing body 4 side are connected to the communication lines 68A and 68B and the control power supply line provided on the lower traveling body 2 side via the slip ring 41. It is always electrically connected to 69A and 69B.

MCU58は、操作指令信号、圧力信号及び回転速度信号等の信号を用いて、コントロールバルブ、PCU55〜57および後述のPCU63〜66に対する制御指令を生成し、走行モード、旋回モードの制御、電動システムの異常監視、エネルギマネジメント等の制御を行う。   The MCU 58 generates control commands for the control valves, the PCUs 55 to 57 and the PCUs 63 to 66 described later using signals such as an operation command signal, a pressure signal, and a rotation speed signal, and controls the driving mode, the turning mode, and the electric system. Controls abnormality monitoring, energy management, etc.

一方、下部走行体2の電気系統では、左,右の走行用電動モータ10L,10Rは、蓄電装置25、走行体側電動モータ40から供給された直流電力を三相交流電力として制御する複数のパワーコントロールユニット63〜66(以下、PCU63〜66という)および前述したMCU58を備えた駆動システムとにより駆動される。   On the other hand, in the electric system of the lower traveling body 2, the left and right traveling electric motors 10 </ b> L and 10 </ b> R are a plurality of powers that control the DC power supplied from the power storage device 25 and the traveling body side electric motor 40 as three-phase AC power. It is driven by a control system provided with control units 63 to 66 (hereinafter referred to as PCUs 63 to 66) and the MCU 58 described above.

第4のPCU63は、前述した第1のPCU55とほぼ同様に、蓄電装置25に接続して設けられ、チョッパ63Aと制御部63Bとを有している。チョッパ63Aは、左,右の走行用電動モータ10L,10Rを駆動するための昇圧チョッパとして機能し、蓄電装置25または走行体側電動モータ40から供給される直流電力を昇圧し、走行用電動モータ10L,10Rに供給する。   The fourth PCU 63 is connected to the power storage device 25 in substantially the same manner as the first PCU 55 described above, and includes a chopper 63A and a control unit 63B. The chopper 63A functions as a step-up chopper for driving the left and right traveling electric motors 10L and 10R, boosts the DC power supplied from the power storage device 25 or the traveling body side electric motor 40, and travels the electric motor 10L. , 10R.

第5,第6のPCU64,65は、左,右の走行用電動モータ10L,10Rにそれぞれ接続して設けられ、インバータ64A,65Aと制御部64B,65Bとを有している。走行用電動モータ10L,10Rの走行駆動時には、インバータ64A,65Aは、蓄電装置25または走行体側電動モータ40からの直流電力を交流の駆動電力に変換して走行用電動モータ10L,10Rに供給する。   The fifth and sixth PCUs 64 and 65 are provided to be connected to the left and right traveling electric motors 10L and 10R, respectively, and have inverters 64A and 65A and control units 64B and 65B. When traveling electric motors 10L and 10R are driven to drive, inverters 64A and 65A convert DC power from power storage device 25 or traveling body side electric motor 40 into AC driving power and supply it to traveling electric motors 10L and 10R. .

第7のPCU66は、走行体側電動モータ40に接続して設けられ、インバータ66Aと制御部66Bとを有している。走行体側電動モータ40の回生時には、インバータ66Aは、走行体側電動モータ40による回生電力を直流電力に変換して蓄電装置25に供給する。   The seventh PCU 66 is provided connected to the traveling body side electric motor 40, and includes an inverter 66A and a control unit 66B. During regeneration of the traveling body side electric motor 40, the inverter 66 </ b> A converts the regenerative power generated by the traveling body side electric motor 40 into DC power and supplies it to the power storage device 25.

チョッパ63Aおよびインバータ64A,65A,66Aは、一対の直流母線67A,67Bを通じて相互に接続されている。制御部63B〜66Bは、通信線68A,68B、スリップリング41、通信線60A,60Bを通じてMCU58と相互に接続されている。このため、制御部63B〜66Bは、上部旋回体4側の制御部55B〜57Bと同様に、MCU58との間で、CANを介して、高速なシリアル信号等を用いて各種の情報や制御指令が伝達される。さらに、制御部63B〜66Bには、これらを駆動する駆動電力を供給するための一対の制御電源線69A,69Bが接続され、該制御電源線69A,69Bは、スリップリング41、制御電源線62A,62Bを介して制御用電源61に接続されている。   The chopper 63A and the inverters 64A, 65A, 66A are connected to each other through a pair of DC buses 67A, 67B. The control units 63B to 66B are mutually connected to the MCU 58 through the communication lines 68A and 68B, the slip ring 41, and the communication lines 60A and 60B. For this reason, the control units 63B to 66B, like the control units 55B to 57B on the upper swing body 4 side, use the high-speed serial signal or the like via the CAN and various information and control commands. Is transmitted. Further, a pair of control power supply lines 69A and 69B for supplying drive power for driving them is connected to the control units 63B to 66B. The control power supply lines 69A and 69B are connected to the slip ring 41 and the control power supply line 62A. , 62B to the control power supply 61.

第1の実施の形態によるハイブリッド式油圧ショベル1は上述の如き構成を有するもので、次に、この油圧ショベル1の動作について説明する。   The hybrid excavator 1 according to the first embodiment has the above-described configuration. Next, the operation of the excavator 1 will be described.

オペレータは、キャブ19に搭乗して運転席に着座する。この状態で作業用の操作レバー(図示せず)を操作することにより、旋回体側電動モータ38と走行体側電動モータ40を駆動することができ、旋回軸受装置3に沿って上部旋回体4を旋回動作させたり、作業装置5を俯仰動作させたりして土砂の掘削作業等を行うことができる。一方、運転席に着座したオペレータは、走行用の操作レバー(いずれも図示せず)を操作することにより、下部走行体2の走行用電動モータ10L,10Rによって駆動輪7L,7Rを駆動し、油圧ショベル1を前進または後退させることができる。   The operator gets on the cab 19 and sits on the driver's seat. By operating a working operation lever (not shown) in this state, the swing body side electric motor 38 and the traveling body side electric motor 40 can be driven, and the upper swing body 4 is swung along the swing bearing device 3. Sediment excavation work or the like can be performed by operating or raising the working device 5. On the other hand, the operator seated in the driver's seat drives the driving wheels 7L, 7R by the traveling electric motors 10L, 10R of the lower traveling body 2 by operating a traveling operation lever (both not shown), The excavator 1 can be moved forward or backward.

ここで、上述した油圧ショベル1の旋回動作と走行動作における旋回体側電動モータ38と走行体側電動モータ40の動作状態について、図11を参照しつつ説明する。   Here, operation states of the swing body side electric motor 38 and the travel body side electric motor 40 in the turning operation and the traveling operation of the hydraulic excavator 1 described above will be described with reference to FIG.

まず、下部走行体2上で上部旋回体4を旋回動作させる場合について述べる。上部旋回体4を停止状態から旋回を起動(開始)させるとき、または旋回動作の途中で旋回速度を加速させるときには、旋回体側電動モータ38に給電し、該旋回体側電動モータ38の出力軸38Cに取付けられた旋回体側太陽歯車32を回転駆動する。さらに、この旋回起動時および旋回加速時には、高い駆動トルクを必要とする。そこで、走行体側電動モータ40に給電し、該走行体側電動モータ40の出力軸40Cに取付けられた走行体側太陽歯車33を回転駆動する。これにより、旋回体側電動モータ38を走行体側電動モータ40によって補助することができるから、高い駆動トルクを得ることができ、上部旋回体4を円滑に旋回動作させることができる。   First, the case where the upper turning body 4 is turned on the lower traveling body 2 will be described. When starting (starting) turning from the stopped state of the upper swing body 4 or accelerating the swing speed during the swing operation, power is supplied to the swing body side electric motor 38 and the output shaft 38C of the swing body side electric motor 38 is supplied. The attached revolving unit side sun gear 32 is rotationally driven. Further, a high driving torque is required at the time of turning activation and turning acceleration. Therefore, power is supplied to the traveling body side electric motor 40, and the traveling body side sun gear 33 attached to the output shaft 40C of the traveling body side electric motor 40 is rotationally driven. Thereby, since the revolving body side electric motor 38 can be assisted by the traveling body side electric motor 40, a high driving torque can be obtained and the upper revolving body 4 can be smoothly swung.

次に、上部旋回体4を定常の速度(等速)で旋回動作させるときには、前述した起動時と同様に、旋回体側電動モータ38に給電しつつ、補助の走行体側電動モータ40にも給電することにより、2つの電動モータ38,40によって上部旋回体4を旋回させるようになっている。   Next, when the upper swing body 4 is swung at a constant speed (constant speed), the auxiliary traveling body side electric motor 40 is supplied with power while supplying power to the swing body side electric motor 38 as in the above-described start-up. Thus, the upper swing body 4 is swung by the two electric motors 38 and 40.

一方、上部旋回体4の旋回動作を停止させるとき、または旋回動作の途中で旋回速度を減速させるときには、旋回体側電動モータ38と走行体側電動モータ40への給電を減少または停止し、該各電動モータ38,40が惰性で回転するときの回転力(負荷)を利用して電力を回生し、蓄電装置21,25に蓄える。   On the other hand, when the turning operation of the upper turning body 4 is stopped or when the turning speed is reduced during the turning operation, the power supply to the turning body side electric motor 38 and the traveling body side electric motor 40 is reduced or stopped, Electric power is regenerated using the rotational force (load) when the motors 38 and 40 rotate by inertia, and stored in the power storage devices 21 and 25.

次に、下部走行体2を走行動作させる場合について述べる。この走行動作時には、起動時、停止時のいずれのときにも、旋回体側電動モータ38と走行体側電動モータ40への給電を停止している。   Next, the case where the lower traveling body 2 is caused to travel is described. During this traveling operation, the power supply to the swing body side electric motor 38 and the traveling body side electric motor 40 is stopped at any time of starting and stopping.

かくして、第1の実施の形態によれば、上部旋回体4の旋回フレーム12には、旋回体側電動モータ38を設け、下部走行体2のトラックフレーム6には、走行体側電動モータ40を設ける構成としている。従って、1つの旋回体側電動モータ38だけでは低い駆動トルクしか発生できない場合でも、走行体側電動モータ40を追加することにより、2つの電動モータ38,40によって高い駆動トルクを得ることができる。この場合、追加した走行体側電動モータ40は下部走行体2に配置しているから、上部旋回体4には、1つの旋回体側電動モータ38を設置するためのスペースだけを確保すればよい。   Thus, according to the first embodiment, the swing frame 12 of the upper swing body 4 is provided with the swing body side electric motor 38, and the track body 6 of the lower travel body 2 is provided with the travel body side electric motor 40. It is said. Therefore, even when only one revolving body side electric motor 38 can generate a low driving torque, a high driving torque can be obtained by the two electric motors 38 and 40 by adding the traveling body side electric motor 40. In this case, since the added traveling body side electric motor 40 is disposed in the lower traveling body 2, it is only necessary to secure a space for installing the one turning body side electric motor 38 in the upper swing body 4.

この結果、旋回用の電動モータを配置するためのスペースを小さく抑えることができるから、上部旋回体4を小型化することができる。一方、下部走行体2は、そのトラックフレーム6を製缶構造によって内部空間をもったボックス体として形成しているから、このトラックフレーム6の内部空間を利用して走行体側電動モータ40を設けることにより、下部走行体2も小型化することができる。   As a result, the space for arranging the electric motor for turning can be kept small, so that the upper turning body 4 can be downsized. On the other hand, since the lower traveling body 2 has its track frame 6 formed as a box body having an internal space by a can-making structure, the traveling body side electric motor 40 is provided using the internal space of the track frame 6. Thus, the lower traveling body 2 can also be reduced in size.

しかも、旋回軸受装置3の旋回中心Oの軸線位置に各太陽歯車32,33を設け、該太陽歯車32,33と内輪26の内歯歯車26Bとの間に各遊星歯車34を設けることにより、旋回軸受装置3の内径側に大きな減速比を得ることができる遊星歯車機構37を形成することができる。従って、旋回体側電動モータ38と走行体側電動モータ40には、別途減速機構を設けずに、または少ない減速段数の減速機構を設けるだけでも遊星歯車機構37による減速比によって高い駆動トルクを得ることができる。この結果、旋回用のモータとして各電動モータ38,40を用いた場合でも、高い駆動トルクを確保しつつ、各電動モータ38,40を小型化できるから、上部旋回体4を小型化することができる。   Moreover, by providing the sun gears 32 and 33 at the axis position of the turning center O of the slewing bearing device 3, and providing the planetary gears 34 between the sun gears 32 and 33 and the internal gear 26B of the inner ring 26, A planetary gear mechanism 37 capable of obtaining a large reduction ratio can be formed on the inner diameter side of the slewing bearing device 3. Therefore, it is possible to obtain a high driving torque by the reduction gear ratio of the planetary gear mechanism 37 even if the revolving body side electric motor 38 and the traveling body side electric motor 40 are not provided with a separate speed reduction mechanism or are provided with a speed reduction mechanism with a small number of speed reduction stages. it can. As a result, even when each electric motor 38, 40 is used as a turning motor, each electric motor 38, 40 can be reduced in size while ensuring a high driving torque, and therefore the upper turning body 4 can be reduced in size. it can.

一方、上部旋回体4に設けた旋回体側電動モータ38と下部走行体2に設けた走行体側電動モータ40とを、旋回軸受装置3の旋回中心Oの軸線を回転中心として配置している。これにより、旋回体側電動モータ38に旋回体側太陽歯車32を直接取付けることができ、走行体側電動モータ40に走行体側太陽歯車33を直接取付けることができるから、別途動力を伝達するために用いられる歯車等を省略することができ、構成を簡略化することができる。   On the other hand, the swing body side electric motor 38 provided on the upper swing body 4 and the travel body side electric motor 40 provided on the lower travel body 2 are arranged with the axis of the swing center O of the swing bearing device 3 as the rotation center. As a result, the revolving body side sun gear 32 can be directly attached to the revolving body side electric motor 38, and the traveling body side sun gear 33 can be directly attached to the traveling body side electric motor 40. Therefore, a gear used for transmitting power separately. Etc. can be omitted, and the configuration can be simplified.

さらに、下部走行体2に走行用電動モータ10L,10Rを設けた場合には、この走行用電動モータ10L,10Rを制御するPCU63,64,65,66を、下部走行体2上で上部旋回体4を旋回自在としつつ、上部旋回体4に設けられたMCU58、制御用電源61と電気的に接続する必要がある。   Further, when the traveling electric motors 10L, 10R are provided on the lower traveling body 2, the PCUs 63, 64, 65, 66 for controlling the traveling electric motors 10L, 10R are connected to the upper swing body on the lower traveling body 2. It is necessary to electrically connect the MCU 58 and the control power supply 61 provided in the upper swing body 4 while making the 4 swingable.

そこで、旋回軸受装置3と上部旋回体4との間にスリップリング41を設け、このスリップリング41は、旋回軸受装置3の内輪26の上面部26Cに設けられ、下部走行体2のPCU63,64,65,66に電気的に接続される4本の円環状の環状電極43A〜43Dと、上部旋回体4に設けられ、MCU58、制御用電源61と電気的に接続され前記環状電極43A〜43Dとそれぞれ通電状態で接触する複数個の接点部材49A〜49Dを有するブラシ装置45とにより構成している。これにより、スリップリング41は、走行用電動モータ10L,10RのPCU63,64,65,66とMCU58、制御用電源61とを電気的に接続することができる。   Therefore, a slip ring 41 is provided between the swing bearing device 3 and the upper swing body 4, and this slip ring 41 is provided on the upper surface portion 26 </ b> C of the inner ring 26 of the swing bearing device 3, and the PCUs 63 and 64 of the lower traveling body 2. , 65, 66 and four annular electrodes 43 </ b> A to 43 </ b> D electrically connected to the upper revolving unit 4 and electrically connected to the MCU 58 and the control power supply 61, the annular electrodes 43 </ b> A to 43 </ b> D. And a brush device 45 having a plurality of contact members 49A to 49D that are in contact with each other in an energized state. As a result, the slip ring 41 can electrically connect the PCUs 63, 64, 65, 66 of the traveling electric motors 10L, 10R, the MCU 58, and the control power supply 61.

この結果、スリップリング41は、既存の旋回軸受装置3の内輪26を利用して形成することにより、専用のスリップリングを設計する場合に比較して安価に製造することができる。これにより、下部走行体2の走行用のモータを安価に電動化することができる。   As a result, the slip ring 41 can be manufactured at a lower cost compared to the case of designing a dedicated slip ring by forming the inner ring 26 of the existing slewing bearing device 3. Thereby, the motor for driving | running | working the lower traveling body 2 can be electrified cheaply.

次に、図12ないし図14は本発明の第2の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、旋回体側電動モータの出力軸と走行体側電動モータの出力軸とを一体回転する単一出力軸として形成し、この単一出力軸の外周側には単一出力軸に対して太陽歯車を回転自在に設け、前記単一出力軸と前記太陽歯車との間には前記単一出力軸と前記太陽歯車との間を連結し、または開放するクラッチ機構を設ける構成としたことにある。なお、第2の実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。   Next, FIGS. 12 to 14 show a second embodiment of the present invention. The feature of the present embodiment is that the output shaft of the swing body side electric motor and the output shaft of the traveling body side electric motor are formed as a single output shaft that rotates integrally, and a single output shaft is provided on the outer peripheral side of the single output shaft. A sun gear is rotatably provided with respect to the single output shaft and the sun gear, and a clutch mechanism for connecting or releasing the single output shaft and the sun gear is provided between the single output shaft and the sun gear; It is to have done. In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図12において、71は旋回軸受装置3の旋回中心Oの軸線位置に設けられた第2の実施の形態による旋回体側太陽歯車を示している。この旋回体側太陽歯車71は、第1の実施の形態による旋回体側太陽歯車32とほぼ同様に、遊星歯車34の歯幅寸法の約半分の歯幅寸法をもった歯数Z2の外歯歯車として形成されている。しかし、第2の実施の形態による旋回体側太陽歯車71は、雌スプライン孔32Aが廃止され、円形状の軸孔71Aが形成されている点で、第1の実施の形態による旋回体側太陽歯車32と相違している。   In FIG. 12, reference numeral 71 denotes the revolving body side sun gear according to the second embodiment provided at the axial position of the revolving center O of the revolving bearing device 3. The swirler-side sun gear 71 is an external gear having the number of teeth Z2 and having a tooth width dimension that is approximately half the tooth width dimension of the planetary gear 34, similar to the swirler-side sun gear 32 according to the first embodiment. Is formed. However, the swirler-side sun gear 71 according to the second embodiment has the female spline hole 32A eliminated and the circular shaft hole 71A is formed, so that the swirler-side sun gear 32 according to the first embodiment is formed. Is different.

72は旋回体側太陽歯車71の下側に位置して該旋回体側太陽歯車71と同軸に配置された第2の実施の形態による走行体側太陽歯車を示している。この走行体側太陽歯車72は、旋回体側太陽歯車71と同様に、遊星歯車34の歯幅寸法の約半分の歯幅寸法をもった歯数Z2の外歯歯車として形成され、その中央位置には円形状の軸孔72Aが形成されている。   Reference numeral 72 denotes a traveling body side sun gear according to the second embodiment which is located below the revolving body side sun gear 71 and is arranged coaxially with the revolving body side sun gear 71. The traveling body side sun gear 72 is formed as an external gear having the number of teeth Z2 having a tooth width dimension of about half of the tooth width dimension of the planetary gear 34, similar to the revolving body side sun gear 71. A circular shaft hole 72A is formed.

73はモータ取付孔13Bに位置して底板13に設けられた第2の実施の形態による旋回体側電動モータを示している。この旋回体側電動モータ73は、第1の実施の形態による旋回体側電動モータ38とほぼ同様に、旋回中心Oの軸線が回転中心となるように旋回体側太陽歯車71の上側に配置され、ケーシング73A、フランジ部73B、出力軸73Cを有している。   Reference numeral 73 denotes a revolving body side electric motor according to the second embodiment provided in the bottom plate 13 and located in the motor mounting hole 13B. This revolving unit side electric motor 73 is disposed on the upper side of the revolving unit side sun gear 71 so that the axis of the revolving center O is the center of rotation, in the same manner as the revolving unit side electric motor 38 according to the first embodiment, and the casing 73A , A flange portion 73B, and an output shaft 73C.

出力軸73Cは、図13に示すように、ケーシング73Aから突出した部分が僅かに小径な取付軸部73C1となり、その先端側が旋回体側太陽歯車71の軸孔71Aに挿入されている。取付軸部73C1の先端側には、雄スプライン73C2が形成され、基端側には、軸方向に延びてキー溝73C3が形成され、軸方向の中間位置には、位置決め用の環状溝73C4が形成されている。   As shown in FIG. 13, the output shaft 73 </ b> C has a portion that protrudes from the casing 73 </ b> A as a slightly small-diameter mounting shaft portion 73 </ b> C <b> 1, and the tip side thereof is inserted into the shaft hole 71 </ b> A of the revolving body side sun gear 71. A male spline 73C2 is formed on the distal end side of the mounting shaft portion 73C1, a key groove 73C3 is formed extending in the axial direction on the proximal end side, and a positioning annular groove 73C4 is formed at an intermediate position in the axial direction. Is formed.

74は支持筒体11のモータ取付孔11Cに位置してモータ取付板11Bに設けられた第2の実施の形態による走行体側電動モータを示している。この走行体側電動モータ74は、第1の実施の形態による走行体側電動モータ40とほぼ同様に、旋回中心Oの軸線が回転中心となるように走行体側太陽歯車72の下側に配置されている。走行体側電動モータ74は、前述した旋回体側電動モータ73とほぼ同様に、ケーシング74A、フランジ部74B、出力軸74Cを有し、出力軸74Cには、取付軸部74C1、雄スプライン74C2、キー溝74C3、環状溝74C4が形成されている。   Reference numeral 74 denotes a traveling body side electric motor according to the second embodiment which is located in the motor mounting hole 11C of the support cylinder 11 and is provided on the motor mounting plate 11B. The traveling body side electric motor 74 is disposed below the traveling body side sun gear 72 so that the axis of the turning center O is the rotational center, almost the same as the traveling body side electric motor 40 according to the first embodiment. . The traveling body side electric motor 74 has a casing 74A, a flange portion 74B, and an output shaft 74C in substantially the same manner as the revolving body side electric motor 73 described above. The output shaft 74C includes a mounting shaft portion 74C1, a male spline 74C2, a keyway. 74C3 and an annular groove 74C4 are formed.

ここで、旋回体側電動モータ73の出力軸73Cの先端側には、軸受75を介して旋回体側太陽歯車71が回転自在に取付けられている。一方、走行体側電動モータ74の出力軸74Cの先端側には、軸受75を介して走行体側太陽歯車72が回転自在に取付けられている。なお、旋回体側太陽歯車71と走行体側太陽歯車72とは、遊星歯車34の歯幅寸法と同等の歯幅寸法をもった1個の太陽歯車として形成してもよい。   Here, on the tip end side of the output shaft 73 </ b> C of the swing body side electric motor 73, the swing body side sun gear 71 is rotatably attached via a bearing 75. On the other hand, a traveling body side sun gear 72 is rotatably attached to the distal end side of the output shaft 74 </ b> C of the traveling body side electric motor 74 via a bearing 75. Note that the revolving body side sun gear 71 and the traveling body side sun gear 72 may be formed as one sun gear having a tooth width dimension equivalent to the tooth width dimension of the planetary gear 34.

76は旋回体側電動モータ73の出力軸73C先端と走行体側電動モータ74の出力軸74C先端とに亘って設けられたスプライン筒で、該スプライン筒76の内周側には雌スプライン76Aが形成されている。スプライン筒76は、その雌スプライン76Aの一方に、旋回体側電動モータ73の出力軸73Cに形成された雄スプライン73C2を挿嵌し、他方に、走行体側電動モータ74の出力軸74Cに形成された雄スプライン74C2を挿嵌することにより、旋回体側電動モータ73の出力軸73Cと走行体側電動モータ74の出力軸74Cとを一体回転する単一出力軸77として形成することができる。   Reference numeral 76 denotes a spline cylinder provided across the distal end of the output shaft 73C of the swing body side electric motor 73 and the distal end of the output shaft 74C of the traveling body side electric motor 74. A female spline 76A is formed on the inner peripheral side of the spline cylinder 76. ing. The spline cylinder 76 has a male spline 73C2 formed on the output shaft 73C of the swing body side electric motor 73 inserted into one of the female splines 76A, and is formed on the output shaft 74C of the traveling body side electric motor 74 on the other side. By inserting the male spline 74C2, the output shaft 73C of the swing body side electric motor 73 and the output shaft 74C of the traveling body side electric motor 74 can be formed as a single output shaft 77 that rotates integrally.

78は単一出力軸77と旋回体側太陽歯車71との間に配置され、単一出力軸77と旋回体側太陽歯車71との間を連結し、または開放する旋回体側クラッチ機構である。この旋回体側クラッチ機構78は、例えば給電することで磁力を発生する電磁クラッチとして形成されている。旋回体側クラッチ機構78は、例えば出力軸73Cの基端側に外嵌状態で配置された環状のコイルユニット78Aと、該コイルユニット78A内に収容された電磁コイル78Bと、旋回体側太陽歯車71と対面する下面側に位置して設けられた摩擦パッド78Cとにより構成されている。   Reference numeral 78 denotes a revolving body side clutch mechanism that is disposed between the single output shaft 77 and the revolving body side sun gear 71 and connects or opens between the single output shaft 77 and the revolving body side sun gear 71. The revolving body side clutch mechanism 78 is formed as an electromagnetic clutch that generates a magnetic force when power is supplied, for example. The swing body side clutch mechanism 78 includes, for example, an annular coil unit 78A that is externally fitted to the base end side of the output shaft 73C, an electromagnetic coil 78B that is housed in the coil unit 78A, and a swing body side sun gear 71. It is comprised by the friction pad 78C provided in the lower surface side which faces.

コイルユニット78Aの内周面には、出力軸73Cのキー溝73C3に対応するキー溝78Dが形成され、該キー溝78Dとキー溝73C3との間にキー78Eを装着することにより、出力軸73C(単一出力軸77)と一緒にコイルユニット78Aを回転させることができる。コイルユニット78Aは、出力軸73Cの環状溝73C4に嵌合して設けられた位置決めリング78Fによって旋回体側太陽歯車71側への移動が規制されている。   A key groove 78D corresponding to the key groove 73C3 of the output shaft 73C is formed on the inner peripheral surface of the coil unit 78A, and a key 78E is mounted between the key groove 78D and the key groove 73C3, whereby the output shaft 73C. The coil unit 78A can be rotated together with the (single output shaft 77). The coil unit 78A is restricted from moving toward the revolving structure-side sun gear 71 by a positioning ring 78F that is fitted in the annular groove 73C4 of the output shaft 73C.

旋回体側クラッチ機構78は、電磁コイル78Bに給電して磁力を発生されることにより、摩擦パッド78Cを介して旋回体側太陽歯車71を磁着することができる。これにより、出力軸73Cと一緒に旋回体側太陽歯車71を回転駆動することができる。   The revolving unit side clutch mechanism 78 can magnetically attach the revolving unit side sun gear 71 via the friction pad 78C by generating a magnetic force by supplying power to the electromagnetic coil 78B. Thereby, the turning body side sun gear 71 can be rotationally driven together with the output shaft 73C.

79は単一出力軸77と走行体側太陽歯車72との間に配置され、単一出力軸77と走行体側太陽歯車72との間を連結し、または開放する走行体側クラッチ機構である。この走行体側クラッチ機構79は、前述した旋回体側クラッチ機構78とほぼ同様に、例えば給電することで磁力を発生する電磁クラッチとして形成され、コイルユニット79A、電磁コイル79B、摩擦パッド79C、キー溝79D、キー79E、位置決めリング79Fを有している。走行体側クラッチ機構79は、電磁コイル79Bに給電して磁力を発生されることにより、摩擦パッド79Cを介して走行体側太陽歯車72を磁着し、出力軸74Cと一緒に走行体側太陽歯車72を回転駆動することができる。   Reference numeral 79 denotes a traveling body side clutch mechanism that is disposed between the single output shaft 77 and the traveling body side sun gear 72 and connects or opens the single output shaft 77 and the traveling body side sun gear 72. The traveling body side clutch mechanism 79 is formed, for example, as an electromagnetic clutch that generates a magnetic force when power is supplied, as in the revolving body side clutch mechanism 78, and includes a coil unit 79A, an electromagnetic coil 79B, a friction pad 79C, and a key groove 79D. , Key 79E and positioning ring 79F. The traveling body side clutch mechanism 79 generates power by supplying power to the electromagnetic coil 79B, thereby magnetizing the traveling body side sun gear 72 via the friction pad 79C and moving the traveling body side sun gear 72 together with the output shaft 74C. It can be rotated.

ここで、第2の実施の形態による油圧ショベル1の旋回動作と走行動作における旋回体側電動モータ73、走行体側電動モータ74、旋回体側クラッチ機構78、走行体側クラッチ機構79の動作状態について、図14を参照しつつ説明する。   Here, the operating states of the swing body side electric motor 73, the travel body side electric motor 74, the swing body side clutch mechanism 78, and the travel body side clutch mechanism 79 in the swing operation and the travel operation of the excavator 1 according to the second embodiment are illustrated in FIG. Will be described with reference to FIG.

まず、下部走行体2上で上部旋回体4を旋回動作させる場合について述べる。上部旋回体4を停止状態から旋回を起動(開始)させるとき、または旋回動作の途中で旋回速度を加速させるときには、旋回体側電動モータ73、走行体側電動モータ74の両方に給電し、単一出力軸77を回転駆動する。このときには、旋回体側クラッチ機構78、走行体側クラッチ機構79に給電して単一出力軸77と旋回体側太陽歯車71、走行体側太陽歯車72を連結する。これにより、旋回体側電動モータ73を走行体側電動モータ74によって補助することができるから、高い駆動トルクを得ることができ、上部旋回体4を円滑に旋回動作させることができる。   First, the case where the upper turning body 4 is turned on the lower traveling body 2 will be described. When the upper swing body 4 is started (started) from a stopped state, or when the swing speed is accelerated during the swing operation, power is supplied to both the swing body side electric motor 73 and the traveling body side electric motor 74 to provide a single output. The shaft 77 is driven to rotate. At this time, power is supplied to the swing body side clutch mechanism 78 and the travel body side clutch mechanism 79 to connect the single output shaft 77 to the swing body side sun gear 71 and the travel body side sun gear 72. Thereby, since the revolving body side electric motor 73 can be assisted by the traveling body side electric motor 74, a high drive torque can be obtained and the upper revolving body 4 can be smoothly turned.

次に、上部旋回体4を定常の速度(等速)で旋回動作させるときには、旋回体側電動モータ73への給電を継続しつつ、補助の走行体側電動モータ74への給電を停止させる。このときには、旋回体側クラッチ機構78に給電して単一出力軸77と旋回体側太陽歯車71とを連結状態とする。一方、走行体側クラッチ機構79への給電を停止して単一出力軸77と走行体側太陽歯車72とを開放状態とする。これにより、1つの旋回体側電動モータ73によって上部旋回体4を定常旋回させることができる。   Next, when the upper swing body 4 is swung at a constant speed (constant speed), the power supply to the auxiliary traveling body side electric motor 74 is stopped while the power supply to the swing body side electric motor 73 is continued. At this time, electric power is supplied to the swing body side clutch mechanism 78 and the single output shaft 77 and the swing body side sun gear 71 are connected. On the other hand, the power supply to the traveling body side clutch mechanism 79 is stopped to open the single output shaft 77 and the traveling body side sun gear 72. Accordingly, the upper swing body 4 can be turned in a steady manner by the single swing body side electric motor 73.

一方、上部旋回体4の旋回動作を停止させるとき、または旋回動作の途中で旋回速度を減速させるときには、旋回体側電動モータ73と走行体側電動モータ74への給電を停止し、該各電動モータ73,74が惰性で回転するときの回転力(負荷)を利用して電力を回生し、蓄電装置21,25に蓄える。   On the other hand, when the turning operation of the upper turning body 4 is stopped or when the turning speed is decelerated during the turning operation, power supply to the turning body side electric motor 73 and the traveling body side electric motor 74 is stopped, and each electric motor 73 is stopped. , 74 is regenerated using the rotational force (load) when rotating due to inertia, and stored in the power storage devices 21, 25.

次に、下部走行体2を走行動作させる場合について述べる。この走行動作時は、旋回動作を行っていないときとなる。この走行動作時には、旋回体側クラッチ機構78、走行体側クラッチ機構79への給電を停止して単一出力軸77と各太陽歯車71,72とを開放状態とする。この状態で、旋回体側電動モータ73に給電することにより、単一出力軸77を回転駆動する。これにより、走行体側電動モータ74を発電装置として回転駆動することができ、回生した電力を各走行用電動モータ10L,10Rの電源として供給することができる。或いは、回生した電力を蓄電装置25に蓄えることができる。   Next, the case where the lower traveling body 2 is caused to travel is described. This traveling operation is when the turning operation is not performed. During this traveling operation, power supply to the swing body side clutch mechanism 78 and the traveling body side clutch mechanism 79 is stopped, and the single output shaft 77 and the sun gears 71 and 72 are opened. In this state, the single output shaft 77 is rotationally driven by supplying power to the swing body side electric motor 73. Thereby, the traveling body side electric motor 74 can be rotationally driven as a power generator, and the regenerated electric power can be supplied as a power source for the electric motors 10L and 10R for traveling. Alternatively, the regenerated electric power can be stored in the power storage device 25.

走行動作を停止させたときには、旋回体側電動モータ73、走行体側電動モータ74、旋回体側クラッチ機構78、走行体側クラッチ機構79への給電を停止している。   When the traveling operation is stopped, power supply to the swing body side electric motor 73, the travel body side electric motor 74, the swing body side clutch mechanism 78, and the travel body side clutch mechanism 79 is stopped.

かくして、このように構成された第2の実施の形態においても、前述した第1の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、第2の実施の形態によれば、旋回体側電動モータ73の出力軸73Cと走行体側電動モータ74の出力軸74Cとをスプライン筒76で連結し、一体回転する単一出力軸77として形成している。この上で、旋回体側太陽歯車71と単一出力軸77との間を連結し、または開放する旋回体側クラッチ機構78を設けると共に、走行体側太陽歯車72と単一出力軸77との間を連結し、または開放する走行体側クラッチ機構79を設ける構成としている。   Thus, also in the second embodiment configured as described above, it is possible to obtain substantially the same operational effects as those of the first embodiment described above. In particular, according to the second embodiment, the output shaft 73C of the swing body side electric motor 73 and the output shaft 74C of the traveling body side electric motor 74 are connected by the spline cylinder 76 and formed as a single output shaft 77 that rotates integrally. doing. On this, a revolving body side clutch mechanism 78 that connects or opens the revolving body side sun gear 71 and the single output shaft 77 is provided, and the traveling body side sun gear 72 and the single output shaft 77 are connected. Alternatively, a traveling body side clutch mechanism 79 that opens is provided.

これにより、旋回体側電動モータ73と走行体側電動モータ74とにより単一出力軸77を回転駆動することができるから、各クラッチ機構78,79を連結状態としたときには、高い駆動トルクによって各太陽歯車71,72を回転駆動することができる。この結果、遊星歯車34、旋回軸受装置3を介して上部旋回体4を旋回動作させることができる。   Thereby, since the single output shaft 77 can be rotationally driven by the revolving body side electric motor 73 and the traveling body side electric motor 74, when the clutch mechanisms 78 and 79 are connected, each sun gear is driven by a high driving torque. 71 and 72 can be rotationally driven. As a result, the upper swing body 4 can be swung through the planetary gear 34 and the swivel bearing device 3.

一方、走行時のように、旋回動作を行っていない状態では、各クラッチ機構78,79を開放し、旋回体側電動モータ73を駆動することにより、各太陽歯車71,72を回転させることなく、単一出力軸77だけを回転駆動することができる。これにより、走行体側電動モータ74を発電装置として回転駆動することができ、この回生によって発生した電力を下部走行体2の走行用電動モータ10L,10Rに使用したり、蓄電装置25に蓄えたりすることができる。この結果、旋回動作を行っていないときには、旋回体側電動モータ73と走行体側電動モータ74とによって下部走行体2側に電力を蓄えることができる。   On the other hand, in the state where the turning operation is not performed as in traveling, the clutch mechanisms 78 and 79 are opened and the turning body side electric motor 73 is driven, so that the sun gears 71 and 72 are not rotated. Only the single output shaft 77 can be rotationally driven. Thereby, the traveling body side electric motor 74 can be rotationally driven as a power generator, and the electric power generated by the regeneration is used for the traveling electric motors 10L and 10R of the lower traveling body 2 or stored in the power storage device 25. be able to. As a result, when the turning operation is not performed, electric power can be stored on the lower traveling body 2 side by the turning body side electric motor 73 and the traveling body side electric motor 74.

次に、図15ないし図17は本発明の第3の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、旋回体側電動モータの出力軸と走行体側電動モータの出力軸との間には、デファレンシャル機構を設け、該デファレンシャル機構を取囲む位置には太陽歯車を設ける構成とし、前記デファレンシャル機構は、前記2つの電動モータの出力軸を同一方向に回転させたときに前記太陽歯車を回転駆動し、一方の電動モータの出力軸だけを回転させたときに前記太陽歯車を回転することなく他方の電動モータの出力軸を回転駆動する構成としたことにある。なお、第3の実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。   Next, FIGS. 15 to 17 show a third embodiment of the present invention. A feature of the present embodiment is that a differential mechanism is provided between the output shaft of the swing body side electric motor and the output shaft of the traveling body side electric motor, and a sun gear is provided at a position surrounding the differential mechanism, The differential mechanism rotates the sun gear when the output shafts of the two electric motors are rotated in the same direction, and rotates the sun gear when only the output shaft of one of the electric motors is rotated. In other words, the output shaft of the other electric motor is driven to rotate. Note that in the third embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図15において、81は旋回軸受装置3の旋回中心Oの軸線位置に設けられた第3の実施の形態による太陽歯車を示している。この太陽歯車81は、遊星歯車34の歯幅寸法とほぼ同等の歯幅寸法をもった歯数Z2の外歯歯車として形成されている。旋回体側太陽歯車81の内周側は、軸方向に貫通する段付円柱状の空間からなるデファレンシャル収容部81Aとなり、該デファレンシャル収容部81Aの一方の開口側には、拡径段部81Bが形成されている。   In FIG. 15, reference numeral 81 denotes a sun gear according to the third embodiment provided at the axial position of the turning center O of the slewing bearing device 3. The sun gear 81 is formed as an external gear having the number of teeth Z2 having a tooth width dimension substantially equal to the tooth width dimension of the planetary gear 34. The inner peripheral side of the revolving body side sun gear 81 is a differential accommodating portion 81A composed of a stepped cylindrical space penetrating in the axial direction, and an enlarged diameter step portion 81B is formed on one opening side of the differential accommodating portion 81A. Has been.

82はモータ取付孔13Bに位置して底板13に設けられた第3の実施の形態による旋回体側電動モータを示している。この旋回体側電動モータ82は、第1の実施の形態による旋回体側電動モータ38とほぼ同様に、旋回中心Oの軸線が回転中心となるように太陽歯車81の上側に配置され、ケーシング82A、フランジ部82B、出力軸82Cを有している。出力軸82Cは、図16に示すように、ケーシング82Aから突出した先端側が雄スプライン82C1となっている。   Reference numeral 82 denotes a revolving body side electric motor according to the third embodiment which is provided in the bottom plate 13 and located in the motor mounting hole 13B. This revolving body side electric motor 82 is disposed on the upper side of the sun gear 81 so that the axis of the revolving center O is the rotation center, almost the same as the revolving body side electric motor 38 according to the first embodiment. A portion 82B and an output shaft 82C are provided. As shown in FIG. 16, the output shaft 82C has a male spline 82C1 on the tip side that protrudes from the casing 82A.

83は支持筒体11のモータ取付孔11Cに位置してモータ取付板11Bに設けられた第3の実施の形態による走行体側電動モータを示している。この走行体側電動モータ83は、第1の実施の形態による走行体側電動モータ40とほぼ同様に、旋回中心Oの軸線が回転中心となるように太陽歯車81の下側に配置されている。走行体側電動モータ83は、前述した旋回体側電動モータ82とほぼ同様に、ケーシング83A、フランジ部83B、出力軸83Cを有し、出力軸83Cには雄スプライン83C1が形成されている。   Reference numeral 83 denotes a traveling body side electric motor according to the third embodiment which is located in the motor mounting hole 11C of the support cylinder 11 and is provided on the motor mounting plate 11B. The traveling body side electric motor 83 is arranged below the sun gear 81 so that the axis of the turning center O is the rotational center, almost the same as the traveling body side electric motor 40 according to the first embodiment. The traveling body side electric motor 83 has a casing 83A, a flange portion 83B, and an output shaft 83C in substantially the same manner as the revolving body side electric motor 82 described above, and a male spline 83C1 is formed on the output shaft 83C.

84は旋回体側電動モータ82の出力軸82Cと走行体側電動モータ83の出力軸83Cとの間に設けられたデファレンシャル機構(差動機構)を示している。このデファレンシャル機構84は、太陽歯車81のデファレンシャル収容部81A内に収容され、これにより、太陽歯車81に取囲まれている。   Reference numeral 84 denotes a differential mechanism (differential mechanism) provided between the output shaft 82 </ b> C of the swing body side electric motor 82 and the output shaft 83 </ b> C of the traveling body side electric motor 83. The differential mechanism 84 is accommodated in the differential accommodating portion 81 </ b> A of the sun gear 81, and is thereby surrounded by the sun gear 81.

デファレンシャル機構84は、下側がフランジ部85Aとなって開口する有蓋円筒体として形成され、上側の中心軸線位置に軸挿通孔85Bを有するデフケース85と、該デフケース85のフランジ部85Aに対面して取付けられ中心軸線位置に軸挿通孔86Aを有するカバー86と、前記デフケース85内の軸方向の中間位置に設けられ水平方向に十字状に延びる4本の軸部87A(2本のみ図示)からなる十字軸87と、該十字軸87の各軸部87Aに互いに対面するように回転可能に取付けられたかさ歯車からなる4個のピニオンギヤ88と、前記デフケース85内の上側に位置して4個のピニオンギヤ88と同時に噛合した旋回体側サイドギヤ89と、該旋回体側サイドギヤ89と前記各ピニオンギヤ88を挟んで反対側に配置され前記各ピニオンギヤ88と同時に噛合した走行体側サイドギヤ90とにより構成されている。   The differential mechanism 84 is formed as a covered cylindrical body having an opening with a flange portion 85A on the lower side, and has a differential case 85 having a shaft insertion hole 85B at the upper central axis position, and is attached facing the flange portion 85A of the differential case 85 A cross comprising a cover 86 having a shaft insertion hole 86A at the central axis position, and four shaft portions 87A (only two are shown) provided in an intermediate position in the axial direction inside the differential case 85 and extending in a cross shape in the horizontal direction. A shaft 87, four pinion gears 88 comprising bevel gears rotatably attached to the shaft portions 87A of the cross shaft 87, and four pinion gears located above the differential case 85 88, the revolving body side gear 89 meshed with the revolving body 88, and the revolving body side gear 89 and the respective pinion gears 88 are arranged on the opposite side. Serial is constituted by the running side gears 90 and the pinion gear 88 simultaneously meshes.

デファレンシャル機構84は、デフケース85を太陽歯車81のデファレンシャル収容部81Aに挿入しつつ、フランジ部85Aを拡径段部81Bに当接させ、カバー86と一緒に複数本のボルト91によって太陽歯車81内に一体的に取付けられている。この状態で、旋回体側サイドギヤ89に形成された雌スプライン89Aには、旋回体側電動モータ82の出力軸82Cの雄スプライン82C1が挿嵌され、同様に、走行体側サイドギヤ90に形成された雌スプライン90Aには、走行体側電動モータ83の出力軸83Cの雄スプライン83C1が挿嵌されている。   The differential mechanism 84 inserts the differential case 85 into the differential accommodating portion 81A of the sun gear 81, brings the flange portion 85A into contact with the enlarged diameter step portion 81B, and a plurality of bolts 91 together with the cover 86 in the sun gear 81. It is integrally attached to. In this state, the male spline 82C1 of the output shaft 82C of the swing body side electric motor 82 is inserted into the female spline 89A formed on the swing body side gear 89, and similarly, the female spline 90A formed on the travel body side gear 90. The male spline 83C1 of the output shaft 83C of the traveling body side electric motor 83 is inserted into the.

このように構成されたデファレンシャル機構84は、旋回体側電動モータ82の出力軸82Cと走行体側電動モータ83の出力軸83Cとを同一方向に回転させると、各出力軸82C,83Cと一緒に十字軸87、デフケース85等が回転するから、太陽歯車81を回転駆動することができる。一方、旋回体側電動モータ82の出力軸82Cだけを回転した場合には、旋回体側サイドギヤ89が各ピニオンギヤ88を回転するから、該各ピニオンギヤ88に噛合した走行体側サイドギヤ90を旋回体側サイドギヤ89と逆方向に回転させることができる。   When the output shaft 82C of the swing body side electric motor 82 and the output shaft 83C of the traveling body side electric motor 83 are rotated in the same direction, the differential mechanism 84 configured in this way is formed into a cross shaft together with the output shafts 82C and 83C. 87, the differential case 85, and the like rotate, so that the sun gear 81 can be driven to rotate. On the other hand, when only the output shaft 82 </ b> C of the swing body side electric motor 82 is rotated, the swing body side gear 89 rotates each pinion gear 88. Can be rotated in the direction.

ここで、第3の実施の形態による油圧ショベル1の旋回動作と走行動作における旋回体側電動モータ82、走行体側電動モータ83の動作状態について、図17を参照しつつ説明する。   Here, operation states of the swing body side electric motor 82 and the travel body side electric motor 83 in the swing operation and the travel operation of the hydraulic excavator 1 according to the third embodiment will be described with reference to FIG.

まず、下部走行体2上で上部旋回体4を旋回動作させる場合について述べる。上部旋回体4を停止状態から旋回を起動(開始)させるとき、または旋回動作の途中で旋回速度を加速させるときには、旋回体側電動モータ82、走行体側電動モータ83の両方に給電し、各出力軸82C,83Cを同一方向に回転させる。このときには、旋回体側電動モータ82、走行体側電動モータ83の両方による回転力をデファレンシャル機構84を介して太陽歯車81に伝え、該太陽歯車81を回転駆動する。これにより、旋回体側電動モータ82を走行体側電動モータ83によって補助することができるから、高い駆動トルクを得ることができ、上部旋回体4の旋回動作を円滑に開始させることができる。   First, the case where the upper turning body 4 is turned on the lower traveling body 2 will be described. When starting (starting) turning from the stopped state of the upper swing body 4 or accelerating the turning speed in the middle of the turning operation, power is supplied to both the swing body side electric motor 82 and the traveling body side electric motor 83 to output each output shaft. 82C and 83C are rotated in the same direction. At this time, the rotational force of both the revolving body side electric motor 82 and the traveling body side electric motor 83 is transmitted to the sun gear 81 through the differential mechanism 84, and the sun gear 81 is rotationally driven. Thereby, since the revolving body side electric motor 82 can be assisted by the traveling body side electric motor 83, a high driving torque can be obtained and the turning operation of the upper revolving body 4 can be started smoothly.

次に、上部旋回体4を定常の速度(等速)で旋回動作させるときには、前述した起動時と同様に、旋回体側電動モータ82に給電しつつ、補助の走行体側電動モータ83にも給電することにより、2つの電動モータ82,83によって上部旋回体4を旋回させるようになっている。   Next, when the upper swing body 4 is swung at a constant speed (constant speed), the auxiliary traveling body side electric motor 83 is also powered while power is supplied to the swing body side electric motor 82 as in the above-described startup. Thus, the upper swing body 4 is swung by the two electric motors 82 and 83.

一方、上部旋回体4の旋回動作を停止させるとき、または旋回動作の途中で旋回速度を減速させるときには、旋回体側電動モータ82と走行体側電動モータ83への給電を停止し、該各電動モータ82,83が惰性で回転するときの回転力(負荷)を利用して電力を回生し、蓄電装置21,25に蓄える。   On the other hand, when the turning operation of the upper turning body 4 is stopped or when the turning speed is decelerated during the turning operation, the power supply to the turning body side electric motor 82 and the traveling body side electric motor 83 is stopped, and each electric motor 82 is stopped. , 83 regenerates electric power using the rotational force (load) when rotating by inertia and stores it in the power storage devices 21, 25.

次に、下部走行体2を走行動作させる場合について述べる。この走行動作時は、旋回動作を行っていないときとなる。この走行動作時には、旋回体側電動モータ82だけに給電して出力軸82Cを回転駆動させることにより、デファレンシャル機構84によって走行体側電動モータ83の出力軸83Cを逆方向に回転駆動することができる。これにより、走行体側電動モータ83を発電装置として回転駆動することができ、回生した電力を各走行用電動モータ10L,10Rの電源として供給することができる。或いは、回生した電力を蓄電装置25に蓄えることができる。   Next, the case where the lower traveling body 2 is caused to travel is described. This traveling operation is when the turning operation is not performed. During this traveling operation, the output shaft 82C can be rotationally driven in the reverse direction by the differential mechanism 84 by feeding only the revolving body side electric motor 82 and rotating the output shaft 82C. Thereby, the traveling body side electric motor 83 can be rotationally driven as a power generator, and the regenerated electric power can be supplied as a power source for the electric motors 10L and 10R for traveling. Alternatively, the regenerated electric power can be stored in the power storage device 25.

さらに、走行動作を停止させたときには、旋回体側電動モータ82、走行体側電動モータ83への給電を停止している。   Further, when the traveling operation is stopped, the power supply to the swing body side electric motor 82 and the traveling body side electric motor 83 is stopped.

かくして、このように構成された第3の実施の形態においても、前述した第1の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、第2の実施の形態によれば、旋回体側電動モータ82の出力軸82Cと走行体側電動モータ83の出力軸83Cとの間にデファレンシャル機構84を設ける構成としている。これにより、太陽歯車81を回転駆動する場合には、旋回体側電動モータ82の出力軸82Cと走行体側電動モータ83の出力軸83Cとを同一方向に回転させることにより、各電動モータ83,84の回転力をデファレンシャル機構84を介して太陽歯車81に伝達することができ、遊星歯車34、旋回軸受装置3を介して上部旋回体4を旋回動作させることができる。   Thus, also in the third embodiment configured as described above, it is possible to obtain substantially the same operational effects as those of the first embodiment described above. In particular, according to the second embodiment, the differential mechanism 84 is provided between the output shaft 82C of the swing body side electric motor 82 and the output shaft 83C of the traveling body side electric motor 83. As a result, when the sun gear 81 is rotationally driven, the output shaft 82C of the swing body side electric motor 82 and the output shaft 83C of the traveling body side electric motor 83 are rotated in the same direction. The rotational force can be transmitted to the sun gear 81 via the differential mechanism 84, and the upper swing body 4 can be swung via the planetary gear 34 and the swivel bearing device 3.

一方、旋回動作を行っていない走行動作時等では、旋回体側電動モータ82の出力軸82Cだけを回転させることにより、デファレンシャル機構84が太陽歯車81を回転することなく、走行体側電動モータ83の出力軸83Cを回転駆動するから、この走行体側電動モータ83を発電装置として回転駆動することができ、この回生によって発生した電力を下部走行体2の走行用電動モータ10L,10Rに使用したり、蓄電装置25に蓄えたりすることができる。この結果、旋回動作を行っていないときには、旋回体側電動モータ82と走行体側電動モータ83とによって下部走行体2側に電力を蓄えることができる。   On the other hand, at the time of traveling operation in which the turning operation is not performed, by rotating only the output shaft 82C of the turning body side electric motor 82, the differential mechanism 84 does not rotate the sun gear 81 and the output of the traveling body side electric motor 83 is output. Since the shaft 83C is rotationally driven, the traveling body side electric motor 83 can be rotationally driven as a power generator, and the electric power generated by the regeneration is used for the traveling electric motors 10L and 10R of the lower traveling body 2 or stored. It can be stored in the device 25. As a result, when the turning operation is not performed, the revolving body side electric motor 82 and the traveling body side electric motor 83 can store electric power on the lower traveling body 2 side.

なお、第1の実施の形態では、遊星歯車機構37には、3個の遊星歯車34を設けた場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば遊星歯車34を2個または4個以上設ける構成としてもよい。この構成は、他の実施の形態にも同様に適用することができるものである。   In the first embodiment, the case where the planetary gear mechanism 37 is provided with three planetary gears 34 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and for example, two or more planetary gears 34 may be provided. This configuration can be similarly applied to other embodiments.

第1の実施の形態では、下部走行体2側に走行体側電動モータ40が回生した電力を蓄えるための蓄電装置25を設け、下部走行体2の走行時には、走行体側電動モータ40からの電力、または蓄電装置25からの電力によって走行用電動モータ10L,10Rを回転駆動する構成としている。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば、下部走行体2側から蓄電装置25を排除し、上部旋回体4側の蓄電装置21をスリップリング41を介して下部走行体2側の直流母線59A,59Bに接続し、蓄電装置21からの給電により走行体側電動モータ40、走行用電動モータ10L,10Rを回転駆動する構成としてもよい。この構成は、他の実施の形態にも同様に適用することができるものである。   In 1st Embodiment, the electrical storage apparatus 25 for storing the electric power which the traveling body side electric motor 40 regenerated was provided in the lower traveling body 2, and the electric power from the traveling body side electric motor 40 at the time of traveling of the lower traveling body 2, Alternatively, the traveling electric motors 10 </ b> L and 10 </ b> R are rotationally driven by electric power from the power storage device 25. However, the present invention is not limited to this. For example, the power storage device 25 is excluded from the lower traveling body 2 side, and the power storage device 21 on the upper swing body 4 side is connected to the direct current on the lower traveling body 2 side via the slip ring 41. The traveling body side electric motor 40 and the traveling electric motors 10 </ b> L and 10 </ b> R may be rotationally driven by being connected to the buses 59 </ b> A and 59 </ b> B and supplied with power from the power storage device 21. This configuration can be similarly applied to other embodiments.

第1の実施の形態では、スリップリング41を構成する電極台42上に4本の環状電極43A〜43Dを設けた場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、下部走行体2側に供給する電力の種類等の条件によっては、環状電極を2本、3本、または5本以上設ける構成としてもよい。この構成は、他の実施の形態にも同様に適用することができるものである。   In 1st Embodiment, the case where the four annular electrodes 43A-43D were provided on the electrode stand 42 which comprises the slip ring 41 was mentioned as an example, and was demonstrated. However, the present invention is not limited to this, and two, three, or five or more annular electrodes may be provided depending on conditions such as the type of power supplied to the lower traveling body 2 side. This configuration can be similarly applied to other embodiments.

さらに、各実施の形態では、旋回式建設機械として、クローラ式の下部走行体2を備えたハイブリッド式油圧ショベル1を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えばホイール式の下部走行体を備えた油圧ショベルに適用してもよい。この場合、走行用電動モータを1台とし、デファレンシャル機構等を用いて左,右のホイールを駆動する構成としてもよい。油圧ショベル以外にも、旋回軸受装置を備えた油圧クレーン等の他の旋回式建設機械にも広く適用することができる。さらに、ハイブリッド式油圧ショベル1以外にも、電動式油圧ショベルにも適用することができる。   Furthermore, in each embodiment, the hybrid type hydraulic excavator 1 provided with the crawler type lower traveling body 2 has been described as an example of the swing type construction machine. However, the present invention is not limited to this, and may be applied to, for example, a hydraulic excavator provided with a wheel-type lower traveling body. In this case, it is good also as a structure which drives the left and right wheels using a differential mechanism etc. by using one electric motor for traveling. In addition to the hydraulic excavator, the present invention can be widely applied to other slewing construction machines such as a hydraulic crane provided with a slewing bearing device. Furthermore, in addition to the hybrid excavator 1, the present invention can also be applied to an electric excavator.

1 ハイブリッド式油圧ショベル(旋回式建設機械)
2 下部走行体
3 旋回軸受装置
4 上部旋回体
6 トラックフレーム
10L,10R 走行用電動モータ
11 支持筒体
11B モータ取付板
12 旋回フレーム
13 底板
21,25 蓄電装置
26 内輪
26B 内歯歯車
26C 上面部
27 外輪
28 鋼球(転動体)
32,71 旋回体側太陽歯車
33,72 走行体側太陽歯車
34 遊星歯車
37 遊星歯車機構
38,73,82 旋回体側電動モータ
38C,40C,73C,74C,82C,83C 出力軸
40,74,83 走行体側電動モータ
41 スリップリング
43(43A〜43D) 環状電極
45 ブラシ装置
49(49A〜49D) 接点部材(接点)
55,56,57,63,64,65,66 パワーコントロールユニット(電気部品)
58 メインコントロールユニット
61 制御用電源
77 単一出力軸
78 旋回体側クラッチ機構
79 走行体側クラッチ機構
81 太陽歯車
84 デファレンシャル機構
O 旋回中心
1 Hybrid hydraulic excavator (swivel construction machine)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 Lower traveling body 3 Slewing bearing device 4 Upper revolving body 6 Track frame 10L, 10R Traveling electric motor 11 Supporting cylinder 11B Motor mounting plate 12 Turning frame 13 Bottom plate 21, 25 Power storage device 26 Inner ring 26B Internal gear 26C Upper surface 27 Outer ring 28 Steel ball (rolling element)
32, 71 Revolving body side sun gear 33, 72 Traveling body side sun gear 34 Planetary gear 37 Planetary gear mechanism 38, 73, 82 Revolving body side electric motor 38C, 40C, 73C, 74C, 82C, 83C Output shaft 40, 74, 83 Traveling body side Electric motor 41 Slip ring 43 (43A to 43D) Annular electrode 45 Brush device 49 (49A to 49D) Contact member (contact)
55, 56, 57, 63, 64, 65, 66 Power control unit (electrical parts)
58 Main control unit 61 Power supply for control 77 Single output shaft 78 Revolving body side clutch mechanism 79 Traveling body side clutch mechanism 81 Sun gear 84 Differential mechanism O Turning center

Claims (5)

中央に上方に突出して支持筒体が設けられた自走可能な下部走行体と、該下部走行体の支持筒体上に設けられた旋回軸受装置と、該旋回軸受装置上に旋回可能に設けられた上部旋回体とを備え、
前記旋回軸受装置は、前記下部走行体の支持筒体上に設けられ内周面に内歯歯車を有する内輪と、該内輪の径方向の外側に位置して前記上部旋回体に設けられた外輪と、前記内輪と外輪との間に設けられた複数個の転動体とにより構成してなる旋回式建設機械において、
前記旋回軸受装置の旋回中心軸線位置には、前記内輪の内歯歯車に対応して太陽歯車を設け、
前記上部旋回体には、前記太陽歯車と前記内輪の内歯歯車との間に位置して前記太陽歯車と前記内歯歯車との両方に噛合し自転しつつ前記太陽歯車の周囲を公転する遊星歯車を設け、
前記上部旋回体には、前記太陽歯車の上側に位置して前記太陽歯車を回転駆動する旋回体側電動モータを設け、
前記下部走行体には、前記太陽歯車の下側に位置して前記太陽歯車を回転駆動する走行体側電動モータを設ける構成としたことを特徴とする旋回式建設機械。
A self-propelled lower traveling body projecting upward in the center and provided with a support cylinder, a swing bearing device provided on the support cylinder of the lower traveling body, and a swingable bearing device provided on the swing bearing device An upper revolving body,
The slewing bearing device includes an inner ring provided on a support cylinder of the lower traveling body and having an internal gear on an inner peripheral surface thereof, and an outer ring provided on the upper slewing body located outside the radial direction of the inner ring. And a swing type construction machine constituted by a plurality of rolling elements provided between the inner ring and the outer ring,
At the position of the turning center axis of the slewing bearing device, a sun gear is provided corresponding to the internal gear of the inner ring,
The upper revolving body is a planet which is located between the sun gear and the internal gear of the inner ring and meshes with both the sun gear and the internal gear and revolves around the sun gear while rotating. Gears,
The upper swing body is provided with a swing body side electric motor that is positioned above the sun gear and rotationally drives the sun gear,
The swivel construction machine is characterized in that the lower traveling body is provided with a traveling body side electric motor that is positioned below the sun gear and rotationally drives the sun gear.
前記上部旋回体には、前記旋回中心軸線を回転中心として前記旋回体側電動モータを配置し、
前記下部走行体の前記支持筒体には、前記旋回体側電動モータと同軸となる位置に前記走行体側電動モータを配置する構成としてなる請求項1に記載の旋回式建設機械。
In the upper swing body, the swing body side electric motor is arranged with the swing center axis as the rotation center,
2. The swing construction machine according to claim 1, wherein the traveling body side electric motor is arranged at a position coaxial with the swing body side electric motor in the support cylindrical body of the lower traveling body.
前記旋回体側電動モータの出力軸と前記走行体側電動モータの出力軸とを一体回転する単一出力軸として形成し、該単一出力軸の外周側には該単一出力軸に対して前記太陽歯車を回転自在に設け、前記単一出力軸と前記太陽歯車との間には前記単一出力軸と前記太陽歯車との間を連結し、または開放するクラッチ機構を設ける構成としてなる請求項1または2に記載の旋回式建設機械。   An output shaft of the swing body side electric motor and an output shaft of the traveling body side electric motor are formed as a single output shaft that rotates integrally, and the sun is disposed on the outer peripheral side of the single output shaft with respect to the single output shaft. 2. A structure is provided in which a gear is rotatably provided, and a clutch mechanism is provided between the single output shaft and the sun gear to connect or release the single output shaft and the sun gear. Or the turning-type construction machine of 2. 前記旋回体側電動モータの出力軸と前記走行体側電動モータの出力軸との間には、デファレンシャル機構を設け、該デファレンシャル機構を取囲む位置には前記太陽歯車を設ける構成とし、
前記デファレンシャル機構は、前記2つの電動モータの出力軸を同一方向に回転させたときに前記太陽歯車を回転駆動し、一方の電動モータの出力軸だけを回転させたときに前記太陽歯車を回転することなく他方の電動モータの出力軸を回転駆動する構成としてなる請求項1または2に記載の旋回式建設機械。
A differential mechanism is provided between the output shaft of the swing body side electric motor and the output shaft of the traveling body side electric motor, and the sun gear is provided at a position surrounding the differential mechanism,
The differential mechanism rotates the sun gear when the output shafts of the two electric motors are rotated in the same direction, and rotates the sun gear when only the output shaft of one of the electric motors is rotated. The turning construction machine according to claim 1 or 2, wherein the output shaft of the other electric motor is driven to rotate without rotation.
前記旋回軸受装置の前記内輪の上面部には、前記下部走行体に設けた電気部品に電気的に接続される複数本の円環状の環状電極を設け、
前記上部旋回体には、前記上部旋回体に設けた電気部品と電気的に接続され前記各環状電極とそれぞれ通電状態で接触する複数個の接点を有するブラシ装置を設ける構成としてなる請求項1,2,3または4に記載の旋回式建設機械。
Provided on the upper surface of the inner ring of the slewing bearing device are a plurality of annular annular electrodes that are electrically connected to electrical components provided on the lower traveling body,
The brush structure having a plurality of contacts that are electrically connected to electrical components provided on the upper swing body and are in contact with the annular electrodes in an energized state is provided on the upper swing body. The swivel construction machine according to 2, 3 or 4.
JP2013037438A 2013-02-27 2013-02-27 Swivel construction machine Expired - Fee Related JP6067414B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013037438A JP6067414B2 (en) 2013-02-27 2013-02-27 Swivel construction machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013037438A JP6067414B2 (en) 2013-02-27 2013-02-27 Swivel construction machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014163190A JP2014163190A (en) 2014-09-08
JP6067414B2 true JP6067414B2 (en) 2017-01-25

Family

ID=51614056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013037438A Expired - Fee Related JP6067414B2 (en) 2013-02-27 2013-02-27 Swivel construction machine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6067414B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6588239B2 (en) 2015-06-03 2019-10-09 日立建機株式会社 Construction machinery
CN108199240B (en) 2016-12-08 2019-09-13 北京金风科创风电设备有限公司 Conducting ring assembly, conducting device and wind driven generator
CN106882285B (en) * 2017-03-24 2023-03-17 洛阳圣瑞智能机器人有限公司 Wall-climbing robot chassis with follow-up universal wheels

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03115159U (en) * 1990-01-18 1991-11-27
JP2008008422A (en) * 2006-06-29 2008-01-17 Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd Power transmission and working machine
JP5341005B2 (en) * 2010-03-29 2013-11-13 日立建機株式会社 Construction machinery

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014163190A (en) 2014-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4968545B2 (en) Drive device
EP2460941B1 (en) Swing drive device
JP4311478B2 (en) Rotating body drive device
CN103975510B (en) Electric motor
JP4527778B2 (en) Construction machinery drum rotating device
JP6067414B2 (en) Swivel construction machine
JP2009023427A (en) Drive device for hybrid vehicle
KR20140118745A (en) Shovel
JP2017128880A (en) Compaction machine
CN106816988A (en) Machine with the power system including planetary gear system
JP3828679B2 (en) Hybrid construction machinery
JP5634746B2 (en) Drive device for construction machine turning mechanism
JP4425769B2 (en) Work machine
JP2010268592A (en) Device for accommodating charging cable
JP5816108B2 (en) Swivel construction machine
JP2013170406A (en) Construction machine equipped with hybrid drive device, regeneration device provided in the same, and regeneration method
CN105008743B (en) Engagement device and power transmission device
JP5388560B2 (en) Hydraulic excavator having a hydraulic electric hybrid type motor and a turning drive mechanism incorporating the motor
JP5823027B2 (en) Excavator
JP2010149764A (en) Vehicular power transmission device
JP2019119402A (en) Lubrication device
JP2010178575A (en) Electrohydraulic conversion device
JP2015132055A (en) Hybrid type construction machine
JP2014037190A (en) Work machine
JP7343448B2 (en) swing work machine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160216

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20161205

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20161213

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161221

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6067414

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees