JP6104688B2 - 走行駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、油圧ショベル、ホイールローダなどの建設機械の走行駆動装置に関する。

例えば特許文献１に記載の油圧ショベルでは、その走行駆動装置を油圧モータによる駆動ではなく電動モータによる駆動としている。このように、建設機械の分野では、建設機械を構成する様々な機器の電動化が進んでいる。

特許第４５２７７７８号公報

建設機械を構成する様々な機器の電動化を進めるには電力を確保する必要がある。ここで、旋回装置を電動化した（旋回装置を電動モータで駆動する）ハイブリッド式建設機械がある。このハイブリッド式建設機械では、旋回停止時に、旋回用の電動モータを発電機として作動させることで電力を回生させている。しかしながら、停止までの時間が短いので回生効率は十分でない。

建設機械の本体（例えば上部旋回体）に発電機を搭載して、エンジンの回転力を用いて当該発電機にて発電することで電力を得ることは可能であるが（上記したハイブリッド式建設機械ではこのようになっている）、この場合、発電機の設置スペースを建設機械の本体に確保する必要がある。建設機械の本体（例えば上部旋回体）には、エンジン、作動油タンク、コントロールバルブなど様々な機器が搭載されるので、発電機の設置スペースを建設機械の本体に確保する場合、既存の建設機械を構成する機器のレイアウトを大幅に見直す必要が生じることが懸念される。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、既存の建設機械を構成する機器のレイアウトへの影響を抑えつつ、建設機械を構成する様々な電動機器を駆動するのに必要な電力の一部を補えるようにすることである。

本発明は、ケースに収納された油圧モータと、前記油圧モータの出力軸に連結された減速機と、前記ケースに対して回転自在に取り付けられ、前記減速機を収納するリングギアと、を備える走行駆動装置において、前記ケースと前記リングギアとの間の密閉された空間に、前記出力軸の回転力にて発電する発電機が配置されていることを特徴とする走行駆動装置である。

本発明では、走行駆動装置の内部に発電機を設けている。そのため、既存の建設機械を構成する機器のレイアウトへの影響はほとんどない。また、当該発電機により必要な電力の一部を補うことができる。すなわち、本発明の走行駆動装置によれば、既存の建設機械を構成する機器のレイアウトへの影響を抑えつつ、建設機械を構成する様々な電動機器を駆動するのに必要な電力の一部を補うことができる。
また、ケースとリングギアとの間の密閉された空間に発電機を設置するので、発電機の防水防塵対策が必要なく、その設置を容易に行える。

本発明の一実施形態に係る走行駆動装置を備える油圧ショベルを示す図である。 本発明の一実施形態に係る走行駆動装置の断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本発明の走行駆動装置は、油圧ショベルなどのクローラ式建設機械を駆動するのに好適に用いられる。以下に示す実施形態では、本発明の走行駆動装置を油圧ショベルの走行装置に適用した場合を例示している。

（油圧ショベルの構成）
図１（ａ）および図１（ｂ）は、それぞれ、油圧ショベル１００の側面図、および正面図である。なお、図１（ｂ）では、ブーム５２などのアタッチメントの図示を省略している。

油圧ショベル１００は、クローラ式の下部走行体５０と、下部走行体５０の上に旋回可能に取り付けられた上部旋回体５１とで構成される。下部走行体５０は、クローラ５５（履帯）、クローラ５５を駆動する走行駆動装置１などを有する。上部旋回体５１の前部には、ブーム５２、アーム５３、バケット５４というアタッチメントが取り付けられる。これらのアタッチメントは、それぞれ、油圧シリンダー５２ａ，５３ａ，５４ａにより駆動される（油圧駆動）。

（走行駆動装置の構成）
図２に示したように、走行駆動装置１は、ケース２（固定ケース）内に収納された油圧モータ４と、油圧モータ４の出力軸６に連結された減速機５とを備えている。減速機５は、リングギア３（回転ケース）内に収納されている。ケース２の端にはモータカバー１７が取り付けられ、リングギア３のケース２とは反対側の端にはカバー１８が取り付けられている。

油圧モータ４は、例えば公知の斜板式油圧モータであり、エンジンによって駆動される油圧ポンプから圧油が給排されることにより回転する。その構造の図示は省略している。

減速機５は、例えば公知の遊星歯車減速機であり、その減速機構によって油圧モータ４の回転速度を減速することにより大きなトルクを出力するものである。減速機５の構造の図示は省略している。油圧モータ４の出力軸６と減速機５の入力軸７とは相互に同軸で連結される。

油圧モータ４を収納するケース２は、円筒形状であって、その外周にはフランジ２ａが設けられている。このフランジ２ａの部分で油圧ショベル１００の車体に走行駆動装置１が取り付けられる。

同様にリングギア３も円筒形状であって、その一方の端部の外周にはフランジ３ａが設けられている。リングギア３のフランジ３ａ側の端部は、ケース２の端部に外挿される。この部分には、主軸受８，９が嵌め込まれる。主軸受８，９は、例えばボールベアリングである。リングギア３は、これら主軸受８，９によりケース２に対して回転自在となっている。油圧ショベル１００の下部走行体５０の一部品である走行用のスプロケット（駆動用スプロケット）に対してこのフランジ３ａ部が取り付けられる。リングギア３が減速機５を介して油圧モータ４により回転させられることで、クローラ５５が駆動される。

<発電機>
ここで、ケース２とリングギア３との間のシールリング１０，１１（パッキン）で密閉された空間であって、油圧モータ４と減速機５との間のスペースには発電機１２が配置されている。ここで、発電機１２は、主軸受８，９の内側に配置される。

この発電機１２は、油圧モータ４の出力軸６の回転力にて発電する発電機である。発電機１２のステータコイル１４（ステータ）は、ケース２の内壁面２ｂに固定されており、発電機１２のロータ１３は、油圧モータ４の出力軸６に固定されている。本実施形態では、ロータ１３として永久磁石を用いている。なお、ロータ１３として電磁石を用いてもよいが、その場合、界磁励磁のための電源回路が必要となる。そのため、ロータ１３として永久磁石を用いたほうが構造が簡単で且つ保守が容易である。

ステータコイル１４にはケーブル１９（出力線）の一端が接続されている。ケーブル１９の他端は蓄電装置（不図示）に接続されている。このケーブル１９は、ケース２に穿孔された穴２ｄに通されている。発電機１２にて発電された電力はこのケーブル１９から蓄電装置に送られる。

本実施形態のステータコイル１４の固定方法について説明する。ステータコイル１４は、環状の固定補助部材１５を用いて複数のボルト１６によりケース２の内壁面２ｂに固定される。固定補助部材１５とステータコイル１４とが縫い合わせられるような形態で、固定補助部材１５およびステータコイル１４がケース２の内壁面２ｂにボルト１６で固定される。なお、ケース２の内壁面２ｂは、ケース２のうち当該ケース２（走行駆動装置１）の軸方向に直交する内側方向に突出する環状部分２ｘの側面である。

固定補助部材１５の外周面に形成された溝にはＯリング２０（ガスケット）が嵌め込まれ、固定補助部材１５の内周面に形成された溝にはシールリング１１が嵌め込まれる。固定補助部材１５の外周面は、Ｏリング２０とともにケース２の内壁面２ｃ（ケース２（走行駆動装置１）の軸方向に平行なケース２の内壁面）に接触する。このような構造で、固定補助部材１５は、ケース２（走行駆動装置１）の軸方向に直交する方向でより動かないようにされている。すなわち、ステータコイル１４は、固定補助部材１５、ボルト１６、シールリング１１などにより、ケース２（走行駆動装置１）の軸方向および軸方向に直交する方向でより動かない構造で、ケース２の内壁面２ｂに固定されている。

なお、固定補助部材１５は、ステータコイル１４の固定を強化する役割だけでなく、発電機１２が配置される空間の密閉性を確保する役割を担っている。シールリング１０，１１、固定補助部材１５、およびＯリング２０で、発電機１２が配置される空間の密閉性が高められており、鉄粉などが発電機１２に付着することが防止されている。

図１に示したように、走行駆動装置１の全長は、油圧ショベル１００のクローラ５５のシュー５６の幅Ｗ以下の寸法とされている（図１（ｂ）において、図１（ａ）に示した走行駆動装置１がクローラ５５のシュー５６から飛び出ていない）。

（作用・効果）
本発明では、走行駆動装置１の内部に発電機１２を設けている。そのため、油圧ショベル１００の上部旋回体５１に発電機を搭載するのに比べて、エンジンなどの機器のレイアウトへの影響はない。また、当該発電機１２により電動機器に必要な電力の一部を補うことができる。すなわち、本発明の走行駆動装置１によれば、既存の油圧ショベルを構成する機器のレイアウトへの影響を抑えつつ、油圧ショベルを構成する様々な電動機器を駆動するのに必要な電力の一部を当該走行駆動装置１にて補うことができる。これにより、動力の平準化を図ることができ、結果として省エネ性を高めることができる。

また、ケース２とリングギア３との間の密閉された空間に発電機１２を設置するので、発電機１２の防水防塵対策が必要なく、その設置を容易に行える。

油圧モータ４と減速機５との間の空きスペースに発電機１２を収めているので、走行駆動装置１は肥大化しない。

また、本実施形態では、発電機１２のステータコイル１４をケース２の内壁面２ｂに固定している。すなわち、油圧モータ４を収納するケースと、発電機１２を収納するケースとを共通化している。発電機専用のケースを省いているので、走行駆動装置１の肥大化をより抑制できている。

また、走行駆動装置１の全長がクローラ５５のシュー５６の幅Ｗ以下の寸法とされているので、走行駆動装置１の一部がシュー５６から飛び出ないようにすることができ、走行駆動装置１の破損を低減できる。

１ 走行駆動装置
２ ケース
３ リングギア
４ 油圧モータ
５ 減速機
６ 出力軸
７ 入力軸
８，９：主軸受
１０，１１ シールリング
１２ 発電機
１３ ロータ（永久磁石）
１４ ステータコイル（ステータ）
１７ モータカバー
１８ カバー

Claims (4)

1. ケースに収納された油圧モータと、
   前記油圧モータの出力軸に連結された減速機と、
   前記ケースに対して回転自在に取り付けられ、前記減速機を収納するリングギアと、
   を備える走行駆動装置において、
   前記ケースと前記リングギアとの間の密閉された空間に、前記出力軸の回転力にて発電する発電機が配置されていることを特徴とする、走行駆動装置。
2. 請求項１に記載の走行駆動装置において、
   前記油圧モータと前記減速機との間に前記発電機が配置されていることを特徴とする、走行駆動装置。
3. 請求項２に記載の走行駆動装置において、
   前記発電機のステータが前記ケースの内壁面に固定されており、
   前記発電機のロータが前記出力軸に固定されていることを特徴とする、走行駆動装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の走行駆動装置において、
   全長がクローラ式建設機械のシューの幅以下とされていることを特徴とする、走行駆動装置。