JP7405582B2 - 作用部用減速部及び建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、作用部用減速部及び建設機械に関する。

例えば、油圧ショベル等の建設機械は、自走する走行体と、走行体に旋回自在に設けられた旋回体と、を備える。旋回体は、操作者が搭乗される操作室を備える。また、旋回体には、一端が回転自在（揺動自在）に連結された作用部が設けられている。作用部としては、例えば、ブームと、ブームの旋回体とは反対側の他端に回転自在に一端が連結されたアームと、アームのブームとは反対側の他端に回転自在に連結されたバケットと、が挙げられる。

旋回体とブームとの連結部、ブームとアームとの連結部、及びアームとバケットとの連結部には、直動機構の油圧アクチュエータが設けられている場合が多い。油圧アクチュエータは、シリンダチューブと、シリンダチューブに対して出没するピストンロッドと、を備える。例えば、旋回体とブームとの連結部では、旋回体又はブームのいずれか一方にシリンダチューブを回転自在に取り付け、他方にピストンロッドの先端を回転自在に取り付けている。ブームとアームとの連結部、及びアームとバケットとの連結部も同様に油圧アクチュエータを取り付けている。このような構成のもと、シリンダチューブに対してピストンロッドを出没させることにより、ブーム、アーム、及びバケットが揺動される。

ところで近年、建設機械の構造簡素化等の観点から電動化が望まれている。このため、油圧アクチュエータに代わってボールねじ式の減速装置を内蔵した直動機構の電動シリンダを用いる技術が開示されている。このボールねじ式の減速装置の建設機械への取り付け構成も油圧シリンダと同様である。すなわち、例えば旋回体又はブームのいずれか一方にシリンダを回転自在に取り付け、他方にピストンの先端を回転自在に取り付けている。

特開２００３－８２７０７号公報

ところで、上述の従来技術では、ブーム等にシリンダやピストンを回転自在に支持する必要があるので、直動機構に加えて回転機構も併用していることになる。すなわち、ブーム等にシリンダやピストンを回転自在に支持するために、シャフトやシャフトを回転自在に支持するための軸受等を回転機構として用意し、この回転機構を介してブーム等にシリンダやピストンを回転自在に連結している。このように、直動機構と回転機構とを併用する分、建設機械の構造を簡素化しにくいという課題があった。

本発明は、電動化に伴って構造を確実に簡素化できる作用部用減速部及び建設機械を提供する。

本発明の一態様に係る建設機械は、自走する本体部と、前記本体部に取り付けられた作用部と、前記作用部の一部に設けられ前記一部を回転駆動させる減速機構部と、を備え、前記減速機構部は、減速部と、前記減速部を駆動する駆動部と、を備える。

このように構成することで、作用部の一部を回転駆動させる減速機構部だけで、つまり、回転機構だけで作用部を揺動させることができる。このため、建設機構を電動化するのに伴い、建設機構の構造を確実に簡素化できる。

上記構成で、前記減速部は、同一の第１回転軸線回りに相対回転する第１部材及び第２部材と、前記第１部材と前記第２部材との間に配置され、前記駆動部の動力を受けて前記第１回転軸線に沿う第２回転軸線を中心に回転する少なくとも１本のクランク軸と、を備え、前記クランク軸の回転を減速して第２部材に伝達し、前記第１部材に対して前記第２部材を減速回転させる偏心揺動型の減速部でもよい。

上記構成で、前記クランク軸を複数有し、前記クランク軸によって前記第１回転軸線回りに揺動回転する外歯を有する外歯部材を有し、前記第１部材は、前記外歯と噛み合う内歯を有するケースであり、前記第２部材は、前記クランク軸を回転自在に支持するとともに前記第１部材に軸受を介して回転自在に支持され、前記クランク軸によって前記ケースに対して減速回転するキャリアでもよい。

上記構成で、前記駆動部は、前記第１部材に固定されてもよい。

上記構成で、前記作用部は、前記本体部に回転自在に支持されたブームと、前記ブームの前記本体部とは反対側に回転自在に支持されたアームと、前記アームの前記ブームとは反対側に回転自在に支持されたアタッチと、を含み、前記本体部に第１の前記減速機構部を介して前記ブームが設けられており、前記ブームに前記第１の前記減速機構部よりも伝達トルク容量の小さい第２の前記減速機構部を介して前記アームが設けられており、前記アームに前記第２の前記減速機構部よりも伝達トルクの小さい第３の前記減速機構部を介して前記アタッチが設けられてもよい。

上記構成で、前記作用部は、前記本体部に回転自在に支持されたブームと、前記ブームの前記本体部とは反対側に回転自在に支持されたアームと、前記アームの前記ブームとは反対側に回転自在に支持されたアタッチと、を含み、前記本体部に第１の前記減速機構部を介して前記ブームが設けられており、前記ブームに前記第１の前記減速機構部の重量よりも軽い重量の第２の前記減速機構部を介して前記アームが設けられており、前記アームに前記第２の前記減速機構部の重量よりも重量の軽い第３の前記減速機構部を介して前記アタッチが設けられてもよい。

上記構成で、各前記減速機構部は、前記減速部の回転軸線が同一方向に沿うように配置されてもよい。

上記構成で、前記本体部は、前記作用部を回転自在に支持する支持部を有し、前記作用部は、前記支持部に側面が回転自在に支持されたブームと、前記ブームの前記本体部とは反対側で、かつ前記側面に回転自在に支持されたアームと、前記アームの前記ブームとは反対側に回転自在に支持されたアタッチと、を含んでもよい。

上記構成で、前記作用部は、前記本体部に回転自在に支持された一方向に長いブームと、前記ブームの前記本体部とは反対側で、かつ前記ブームにおける短手方向の側面に回転自在に支持されたアームと、前記アームの前記ブームとは反対側で前記ブームが配置された前記側面と同一側面に回転自在に支持されたアタッチと、を含んでもよい。

上記構成で、前記本体部は、自走する走行体と、前記走行体に対して旋回する旋回体と、前記旋回体に設けられ前記作用部と水平方向に並んで配置された操作室と、を含み、前記駆動部は、前記作用部の前記操作室側の側面に配置されてもよい。

上記構成で、前記本体部は、自走する走行体と、前記走行体に対して旋回する旋回体と、前記旋回体に設けられ前記作用部と水平方向に並んで配置された操作室と、を含み、前記駆動部は、前記作用部の前記操作室とは反対側の側面に配置されてもよい。

本発明の他の態様に係る建設機械は、自走する本体部と、減速部及び前記減速部を駆動する駆動部を有する減速機構部と、前記本体部に第１の前記減速機構部を介して回転自在に支持されたブームと、前記ブームに前記第１の前記減速機構部よりも伝達トルク容量の小さい第２の前記減速機構部を介して回転自在に支持されたアームと、前記アームに前記第２の前記減速機構部よりも伝達トルクの小さい第３の前記減速機構部を介して回転自在に支持されたアタッチと、を備える。

このように構成することで、本体部に対するブームの揺動動作、ブームに対するアームの揺動動作、及びアームに対するアタッチの揺動動作を、各減速機構部だけで、つまり、回転機構だけで行うことができる。このため、建設機構を電動化するのに伴い、建設機構の構造を確実に簡素化できる。

上記構成で、各前記減速機構部は、前記減速部の回転軸線が同一方向に沿うように配置されてもよい。

上述の作用部用減速部及び建設機械は、電動化に伴って構造を確実に簡素化できる。

本発明の実施形態におけるショベルを側面からみた概略構成図。 本発明の実施形態におけるショベルを上方からみた概略構成図。 本発明の実施形態における第１減速機構部の断面図。 図３のＡ－Ａ線に沿う断面図。 本発明の実施形態の第１変形例におけるショベルを上方からみた概略構成図。 本発明の実施形態の第２変形例における作用部を上方からみた概略構成図。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

＜ショベル＞
図１は、本発明の建設機械に係る実施形態のショベル１００を側面からみた概略構成図である。なお、以下の説明では、ショベル１００を操作する図示しない操作者が向いている前方を単に前方、前方とは水平方向反対側を後方と称する。路面にショベル１００を配置した状態での上下方向を単に上下方向と称する。前後方向及び上下方向に直交する方向を車幅方向と称する。図１では、ショベル１００を車幅方向からみた状態を示している。

図１に示すように、ショベル（請求項の建設機械の一例）１００は、自走する走行体（請求項の本体部、走行体の一例）１０１と、走行体１０１の上部に旋回機構１０２を介して設けられ、走行体１０１に対して旋回する旋回体（請求項の本体部、旋回体の一例）１０３と、旋回体１０３上に設けられた作用部１０４と、を備える。走行体１０１及び旋回機構１０２は、例えば図示しない減速機付き電動モータにより駆動される。走行体１０１は、例えば車幅方向に並ぶ２つのキャタピラ１０５を備える。しかしながらこれに限られるものではなく、キャタピラ１０５に代わって車輪等を用いてもよい。

図２は、ショベル１００を上方からみた概略構成図である。
旋回体１０３の前方側で、かつ一側の偏った位置には、操作室１０６が設けられている。この操作室１０６で操作者がショベル１００を操作する。旋回体１０３の前方側で、かつ車幅方向略中央には、操作室１０６に隣り合うように、板状の支持部１０７が設けられている。この支持部１０７に、作用部１０４が取り付けられている。

作用部１０４は、前後方向に長いブーム１０８及びアーム１０９と、バケット（請求項のアタッチの一例）１１０と、を備える。これらブーム１０８、アーム１０９、及びバケット１１０は、３つの減速機構部１，２，３（第１減速機構部１、第２減速機構部２、第３減速機構部３）を介して回転自在に連結されている。

具体的には、支持部１０７に、第１減速機構部１を介してブーム１０８の長手方向一端１０８ａが回転自在に連結されている。ブーム１０８の長手方向他端１０８ｂに、第２減速機構部２を介してアーム１０９の長手方向一端１０９ａが回転自在に連結されている。アーム１０９の長手方向他端１０９ｂに、第３減速機構部３を介してバケット１１０が回転自在に連結されている。また、ブーム１０８は、支持部１０７の厚さ方向で操作室１０６とは反対側の側面１０７ａに取り付けられている。アーム１０９は、ブーム１０８の短手方向で操作室１０６とは反対側の第１側面１０８ｃに取り付けられている。バケット１１０は、アーム１０９の短手方向で操作室１０６側の第１側面１０９ｃに取り付けられている。

＜第１減速機構部＞
図３は、第１減速機構部の断面図である。
各減速機構部１～３の基本的構成は同一である。このため以下では、各減速機構部１～３のうち、第１減速機構部１についてのみ説明し、第２減速機構部２及び第３減速機構部３についての説明は基本的に省略し、必要に応じて説明する。
図３に示すように、第１減速機構部１は、電動モータ（請求項の駆動部の一例）２２と、電動モータ２２のモータ軸２２ａの回転を減速して出力する減速部１０と、を備える。

＜電動モータ＞
図４は、図３のＡ－Ａ線に沿う断面図である。
図３、図４に示すように、電動モータ２２は、ブーム１０８の第１側面１０８ｃにボルト１２０によって締結固定されている。ブーム１０８には、電動モータ２２に対応する位置にブーム１０８の短手方向に貫通する貫通孔１１１が形成されている。この貫通孔１１１に、電動モータ２２のモータ軸２２ａが挿入されている。モータ軸２２ａは、支持部１０７側に向かって突出されている。モータ軸２２ａの軸線は、支持部１０７に対するブーム１０８の回転軸線（請求項の第１回転軸線の一例）Ｃ１と一致している。なお、以下の説明では、回転軸線Ｃ１方向を単に軸方向、モータ軸２２ａの径方向を単に径方向、モータ軸２２ａの回転方向を周方向と称する。

＜減速部＞
減速部１０は、ブーム１０８の第１側面１０８ｃとは反対側（操作室１０６側）の第２側面１０８ｄに固定されている。減速部１０は、回転軸線Ｃ１方向で電動モータ２２と並んで配置されている。減速部１０の回転軸線も軸方向と一致している。
減速部１０は、円筒状のケース１１と、ケース１１の径方向内側に配置されたキャリア１４と、キャリア１４を回転させる駆動力を付与する入力軸１６と、入力軸１６の回転数に対して所定の比率で減速された回転数でキャリア１４を回転させる減速出力部１８（図５参照）と、を備える。

＜ケース＞
ケース１１の外周面には、径方向外側に張り出す外フランジ部１１ａが一体成形されている。外フランジ部１１ａは、軸方向に沿う断面が四角形状に形成されている。軸方向で外フランジ部１１ａのブーム１０８側の端面１１ｂに、ブーム１０８の第２側面１０８ｄが重ね合わされている。そして、ボルト１２１によって、ブーム１０８にケース１１が締結固定されている。ケース１１の内周面には、内歯２４が設けられている。内歯２４は、ケース１１の内周面に設けられたピン状（円柱状）の歯である。内歯２４は、周方向に等間隔をあけて複数配置されている。

＜キャリア＞
キャリア１４は、軸方向に間隔をおいて配置された一対の主軸受（請求項の軸受の一例）２６によってケース１１に回転自在に支持されている。主軸受２６は、例えばアンギュラ玉軸受である。キャリア１４は、ケース１１及び回転軸線Ｃ１と同軸上に配置されている。

キャリア１４は、軸方向でブーム１０８側に配置された円板状の端板部３０と、軸方向で支持部１０７側に配置された円板状の基板部３２と、基板部３２と一体成形され基板部３２から端板部３０に向かって突出された円柱状の３つの柱部３３と、を備える。
柱部３３は、周方向に等間隔で配置されている。柱部３３と端板部３０とは、柱部３３の先端面が端板部３０に重ね合わされた状態でボルト３４によって互いに締結固定されている。この状態で、基板部３２と端板部３０との間には、軸方向に所定幅を有する空間が形成されている。

柱部３３には、ボルト３４が締め付けられるボルト締結孔３３ａが形成されている。端板部３０を挟んで柱部３３とは反対側からボルト挿入孔３０ａに挿入されたボルト３４は、柱部３３のボルト締結孔３３ａに締め付けられている。ボルト３４よりも若干径方向内側には、基板部３２に対して端板部３０を位置決めするピン３６が設けられている。ピン３６は、柱部３３と端板部３０とに跨るように配置されている。
なお、柱部３３を基板部３２と一体に形成しなくてもよい。この場合、柱部３３は基板部３２と締結される。また、柱部３３は、円柱状に限られるものではない。柱部３３によって、基板部３２と端板部３０との間に、軸方向に所定幅を有する空間が形成されればよい。

基板部３２の端板部３０とは反対側の面３２ｃには、支持部１０７の側面１０７ａが重ね合わされている。この状態で、基板部３２は、支持部１０７の側面１０７ａにボルト１２２によって締結固定されている。
また、端板部３０及び基板部３２には、減速出力部１８の後述するクランク軸４６が挿入される貫通孔３０ｃ，３２ｂがそれぞれ複数（例えば、本実施形態では３つ）形成されている。貫通孔３０ｃ，３２ｂは、周方向に等間隔で配置されている。
さらに、端板部３０及び基板部３２の径方向中央には、軸方向に貫通する貫通孔３０ｂ，３２ａが形成されている。これら貫通孔３０ｂ，３２ａに、入力軸１６が挿入される。入力軸１６は、ケース１１及び回転軸線Ｃ１と同軸上に配置されている。

入力軸１６の電動モータ２２側の基端部１６ａは、モータ軸２２ａに結合されている。これにより、モータ軸２２ａと一体となって入力軸１６が回転される。
入力軸１６の電動モータ２２とは反対側（支持部１０７側）の先端部１６ｂは、基板部３２の貫通孔３２ａ内に配置されている。入力軸１６の先端部１６ｂには、外歯車からなる駆動歯車４２が一体的に設けられている。

＜減速出力部＞
このようなキャリア１４を回転させる減速出力部１８は、入力軸１６の回転数に対して所定の比率で減速された回転数でキャリア１４を回転させる。減速出力部１８は、駆動歯車４２と噛合う複数（例えば、本実施形態では３つ）の伝達歯車４４と、伝達歯車４４に一端が固定された複数（例えば、本実施形態では３つ）のクランク軸４６と、クランク軸４６の回転に伴って揺動回転する第１外歯歯車（請求項の外歯部材の一例）４８ａ及び第２外歯歯車（請求項の外歯部材の一例）４８ｂと、を備える。

クランク軸４６の一端に伝達歯車４４が固定されているので、クランク軸４６には伝達歯車４４を介してモータ軸２２ａの回転が伝達される。
クランク軸４６は、入力軸１６と平行に配置されている。つまり、クランク軸４６は、回転軸線Ｃ１と平行なクランク回転軸線（請求項の第２回転軸線の一例）Ｃ２０を中心に回転する。クランク軸４６は、第１クランク軸受５１を介して端板部３０に回転自在に支持されている。また、クランク軸４６は、第２クランク軸受５２を介して基板部３２に回転自在に支持されている。第１クランク軸受５１及び第２クランク軸受５２は、例えば円錐ころ軸受である。

クランク軸４６の軸方向中央には、クランク軸４６の軸心から偏心された第１偏心部４６ａ及び第２偏心部４６ｂが形成されている。第１偏心部４６ａ及び第２偏心部４６ｂは、第１クランク軸受５１と第２クランク軸受５２との間で軸方向に互いに隣接して配置されている。第１偏心部４６ａは、第１クランク軸受５１に隣接している。第２偏心部４６ｂは、第２クランク軸受５２に隣接している。また、第１偏心部４６ａ及び第２偏心部４６ｂは、互いに位相角がずれている。

このようなクランク軸４６が、端板部３０及び基板部３２の各貫通孔３０ｃ，３２ｂに挿入されている。すなわち、クランク軸４６も貫通孔３０ｃ，３２ｂと同様に周方向に等間隔で配置されている。

また、クランク軸４６の第１偏心部４６ａには、第１ころ軸受５５ａが取り付けられている。第２偏心部４６ｂには、第２ころ軸受５５ｂが取り付けられている。第１ころ軸受５５ａは、例えば円筒ころ軸受である。第１ころ軸受５５ａは、複数のころ５６と、複数のころ５６を保持する保持器５７と、を有する。第２ころ軸受５５ｂは、第１ころ軸受５５ａと同様の構成を有するため、その詳細な説明については省略する。各ころ軸受５５ａ，５５ｂを介し、クランク軸４６の回転に伴って第１外歯歯車４８ａ及び第２外歯歯車４８ｂが揺動回転される。

第１外歯歯車４８ａ及び第２外歯歯車４８ｂは、キャリア１４の基板部３２と端板部３０との間の空間に配置されている。第１外歯歯車４８ａ及び第２外歯歯車４８ｂは、ケース１１の内歯２４に噛合う外歯４９ａ，４９ｂを有する。
第１外歯歯車４８ａ及び第２外歯歯車４８ｂには、入力軸１６が挿入される第１貫通孔４８ｃと、柱部３３が挿入される第２貫通孔４８ｄと、クランク軸４６の偏心部４６ａ，４６ｂが挿入される第３貫通孔４８ｅと、が形成されている。

第１外歯歯車４８ａの第３貫通孔４８ｅに、クランク軸４６の第１偏心部４６ａと第１ころ軸受５５ａとが挿入される。第２外歯歯車４８ｂの第３貫通孔４８ｅに、クランク軸４６の第２偏心部４６ｂと第２ころ軸受５５ｂとが挿入される。これにより、クランク軸４６の回転によって第１及び第２偏心部４６ｂが揺動回転するのに伴い、第１外歯歯車４８ａ及び第２外歯歯車４８ｂがケース１１の内歯２４に噛み合いながら揺動回転される。

第１クランク軸受５１と第１ころ軸受５５ａとの間には、第１ワッシャ５９が設けられている。第１ワッシャ５９は、クランク軸４６の外周面に嵌め合わされている。第１ワッシャ５９は、第２偏心部４６ｂと反対側の第１偏心部４６ａの端面に配置されている。
第２クランク軸受５２と第２ころ軸受５５ｂとの間には、第２ワッシャ６０が設けられている。第２ワッシャ６０は、クランク軸４６の外周面に嵌め合わされている。第２ワッシャ６０は、第１偏心部４６ａとは反対側の第２偏心部４６ｂの端面に配置されている。第２ワッシャ６０の外径は、第１ワッシャ５９の外径と同じである。

＜第２減速機構部及び第３減速機構部の配置＞
上述したように、第２減速機構部２及び第３減速部機構部３の基本的構成は、第１減速機構部１の構成と同一である。しかしながら、第２減速機構部２及び第３減速部機構部３の取り付け向きは、第１減速機構部１と異なる。以下、図３を援用し図２に基づいて、第２減速機構部２及び第３減速機構部３の配置について説明する。

まず、第２減速機構部２の配置について説明する。
なお、第２減速機構部２及び第３減速機構部３の符号、及びこれら減速機構部２，３を固定するためのボルトの符号は、前述の第１減速機構部１の符号と同一符号を付して説明する。
第２減速機構部２では、電動モータ２２は、ブーム１０８の第２側面１０８ｄにボルト１２０によって締結固定されている。すなわち、第２減速機構部２の電動モータ２２は、ブーム１０８から操作室１０６側に向かって突出されている。

また、第２減速機構部２のケース１１に一体成形されている外フランジ部１１ａには、ブーム１０８側の端面１１ｂに、ブーム１０８の第１側面１０８ｃが重ね合わされている。そして、ボルト１２１によって、ブーム１０８にケース１１が締結固定されている。
さらに、第２減速機構部２における基板部３２の端板部３０とは反対側の面３２ｃには、アーム１０９の第１側面１０９ｃが重ね合わされている。この状態で、基板部３２は、アーム１０９の第１側面１０９ｃにボルト１２２によって締結固定されている。

次に、第３減速機構部３の配置について説明する。
第３減速機構部３では、電動モータ２２は、バケット１１０に設けられた取付ステー１１２の操作室１０６側の第１側面１１２ａにボルト１２０によって締結固定されている。すなわち、第３減速機構部３の電動モータ２２は、アーム１０９から操作室１０６側に向かって突出されている。

また、第３減速機構部３のケース１１に一体成形されている外フランジ部１１ａには、バケット１１０の取付ステー１１２側の端面１１ｂに、取付ステー１１２の第１側面１１２ａとは反対側の第２側面１１２ｂが重ね合わされている。そして、ボルト１２１によって、バケット１１０にケース１１が締結固定されている。
さらに、第３減速機構部３における基板部３２の端板部３０とは反対側の面３２ｃには、アーム１０９の第１側面１０９ｃが重ね合わされている。この状態で、基板部３２は、アーム１０９の第１側面１０９ｃにボルト１２２によって締結固定されている。

ここで、第２減速機構部２におけるモータ軸２２ａの軸線は、ブーム１０８に対するアーム１０９の回転軸線Ｃ２と一致している。第３減速機構部３におけるモータ軸２２ａの軸線は、アーム１０９に対するバケット１１０の回転軸線Ｃ３と一致している。すなわち、各減速機構部１～３は、各回転軸線Ｃ１～Ｃ３が平行になるように配置されている。

＜作用部の動作＞
次に、作用部１０４の動作について説明する。
まず、第１減速機構部１を駆動させた場合について説明する。
第１減速機構部１の電動モータ２２を駆動させると、モータ軸２２ａと一体となって入力軸１６が駆動される。すると、入力軸１６の回転により駆動歯車４２を介して伝達歯車４４が回転される。これにより、クランク軸４６が伝達歯車４４と一体的にクランク回転軸線Ｃ２０を中心に回転する。

クランク軸４６が回転すると、第１偏心部４６ａの揺動に伴って第１外歯歯車４８ａが内歯２４に噛み合いながら回転し、第２偏心部４６ｂの揺動に伴って第２外歯歯車４８ｂが内歯２４に噛み合いながら回転する。つまり、クランク軸４６は、クランク回転軸線Ｃ２０を中心に回転するとともに、回転軸線Ｃ１回りに公転する。

本実施形態では、両外歯歯車４８ａ，４８ｂの第２貫通孔４８ｄを貫通している柱部３３は基板部３２と一緒に定位置に固定されている。これにより、ケース１１に対してキャリア１４が入力軸１６よりも減速された回転数で回転される。ここで、キャリア１４の基板部３２は支持部１０７に締結固定されているので、キャリア１４に対してケース１１が入力軸１６よりも減速された回転数で回転される。ケース１１はブーム１０８がボルト１２１によって締結固定されているので、ブーム１０８が回転軸線Ｃ１を中心に回転する。つまり、旋回体１０３に対してブーム１０８が揺動される。

第２減速機構部２及び第３減速機構部３の電動モータ２２を駆動させた場合も、上述と同様の動作でアーム１０９及びバケット１１０が揺動される。すなわち、第２減速機構部２の電動モータ２２を駆動させると、ブーム１０８に対してアーム１０９が揺動される。第３減速機構部３の電動モータ２２を駆動させると、アーム１０９に対してバケット１１０が揺動される。

ここで、第１減速機構部１によってブーム１０８を揺動させる場合、ブーム１０８の長手方向他端１０８ｂに連結されているアーム１０９及び第２減速機構部２と、アーム１０９の長手方向他端１０９ｂに連結されているバケット１１０及び第３減速機構部３と、の重量も作用する。第２減速機構部２によってアーム１０９を揺動させる場合、アーム１０９の長手方向他端１０９ｂに連結されているバケット１１０及び第３減速機構部３の重量も作用する。第３減速機構部３によってバケット１１０を揺動させる場合、このバケット１１０の重量のみ作用する。

このため、３つの減速機構部１～３のうち、第１減速機構部１の伝達トルク容量を最も大きくしている。第２減速機構部２の伝達トルク容量は、第１減速機構部１の伝達トルク容量よりも小さくしている。３つの減速機構部１～３のうち、第３減速機構部３の伝達トルク容量を最も小さくしており、第３減速機構部３の伝達トルク容量は、第２減速機構部２の伝達トルク容量よりも小さい。換言すれば、３つの減速機構部１～３のうち、第１減速機構部１の体格が最も大きく、かつ重量も最も重くなる。第２減速機構部２の体格は、第１減速機構部１の体格よりも小さい。また、第２減速機構部２の重量は、第１減速機構部１の重量よりも軽い。３つの減速機構部１～３のうち、第３減速機構部３の体格が最も小さく、かつ重量も最も軽い。

このように、上述の実施形態では、自走するショベル１００の旋回体１０３に設けられたブーム１０８、アーム１０９、及びバケット１１０を減速機構部１～３を介して連結している。このため、各減速機構部１～３だけで、つまり、回転機構だけでブーム１０８、アーム１０９、及びバケット１１０を揺動させることができる。このため、ショベル１００を電動化するのに伴い、ショベル１００の構造を確実に簡素化できる。

また、減速機構部１～３の減速部１０は、円筒状のケース１１と、ケース１１の径方向内側に配置されたキャリア１４と、キャリア１４を回転させる駆動力を付与する入力軸１６と、入力軸１６の回転数に対して所定の比率で減速された回転数でキャリア１４を回転させる減速出力部１８と、を備える。減速出力部１８は、複数のクランク軸４６と、クランク軸４６の回転に伴って揺動回転する第１外歯歯車４８ａ及び第２外歯歯車４８ｂと、を備える。このため、減速機構部１～３によって高い減速比で高出力を得ることができるので、減速機構部１～３の小型化を図りつつ、ブーム１０８、アーム１０９、及びバケット１１０を無理なく動作させることができる。

しかも、減速機構部１～３のキャリア１４は、軸方向に間隔をおいて配置された一対の主軸受２６によってケース１１に回転自在に支持されている。つまり、減速機構部１～３に設けられた主軸受２６によってブーム１０８に対してアーム１０９を回転自在に支持できるとともに、アーム１０９に対してバケット１１０を回転自在に支持できる。このため、減速機構部１～３とは別に各部を回転自在に支持するための軸受を必要とせず、ショベル１００の構造をさらに簡素化できる。

また、第２減速機構部２では、ブーム１０８側に電動モータ２２が取り付けられている。ブーム１０８に対してアーム１０９を揺動させる際、ブーム１０８は定位置のままでアーム１０９が回転される。つまり、定位置のまま移動しないブーム１０８側に電動モータ２２を取り付けることにより、アーム１０９を揺動させる際に電動モータ２２の重量が影響されることがなく、アーム１０９を揺動させる際のイナーシャを低減できる。

しかも、第２減速機構部２では、ブーム１０８から操作室１０６側に向かって電動モータ２２が突出された形になるので、操作室１０６から第２減速機構部２の電動モータ２２を視認しやすい。このため、操作者がショベル１００を操作する際、第２減速機構部２の電動モータ２２を不用意にぶつけてしまうようなことがなく、電動モータ２２の損傷を抑制できる。
これは、第３減速機構部３の電動モータ２２も同様である。第３減速機構部３の電動モータ２２もアーム１０９から操作室１０６側に向かって突出されているので、電動モータ２２の損傷を抑制できる。

また、各減速機構部１～３の取り付け箇所に応じて、各減速機構部１～３の伝達トルク容量、体格、重量を変化させている。すなわち、作用部１０４の前方に向かうに従って各減速機構部１～３の伝達トルク容量、体格、重量を小さくさせている。このため、各減速機構部１～３を不必要に大型化することなく、作用部１０４全体として小型化できる。

各減速機構部１～３は、各回転軸線Ｃ１～Ｃ３が平行になるように配置されている。このため、作用部１０４を構成するブーム１０８、アーム１０９、及びバケット１１０を同一方向（回転軸線Ｃ１～Ｃ３と直交する前後方向）に揺動させることができ、ショベル１００の操作性を向上できる。

作用部１０４を構成するブーム１０８は、支持部１０７の厚さ方向で操作室１０６とは反対側の側面１０７ａに取り付けられている。アーム１０９は、ブーム１０８の短手方向で操作室１０６とは反対側の第１側面１０８ｃに取り付けられている。バケット１１０は、アーム１０９の短手方向で操作室１０６側の第１側面１０９ｃに取り付けられている。すなわち、ブーム１０８を挟んで操作室１０６とは反対側にアーム１０９が配置されている。このため、操作者は、操作室１０６側にアーム１０９が配置される場合と比較してアーム１０９による圧迫感が低減される。このため、ショベル１００の操作性を向上できる。

なお、上述の実施形態では、各減速機構部１～３は、ブーム１０８やバケット１１０の取付ステー１１２を介してケース１１に電動モータ２２を締結固定した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、キャリア１４に電動モータ２２を締結固定してもよい。この場合、キャリア１４にブーム１０８やバケット１１０の取付ステー１１２を固定し、これらブーム１０８や取付ステー１１２を介してキャリア１４に電動モータ２２を締結固定する。一方、ケース１１に、支持部１０７やアーム１０９を締結固定する。

［第１変形例］
次に、図５に基づいて実施形態の第１変形例について説明する。
図５は、第１変形例におけるショベル１００を上方からみた概略構成図である。なお、実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明を省略する（以下の変形例も同様）。
上述の実施形態と変形例との相違点は、ブーム１０８、アーム１０９、及びバケット１１０の位置が異なる点、第２減速機構部２及び第３減速機構部３の向きが異なる点にある。

具体的には、第１変形例では、アーム１０９は、ブーム１０８の短手方向で操作室１０６側の第２側面１０８ｄに取り付けられている。バケット１１０は、アーム１０９の短手方向で操作室１０６とは反対側の第２側面１０９ｄに取り付けられている。

第２減速機構部２では、電動モータ２２は、ブーム１０８の第１側面１０８ｃにボルト１２０によって締結固定されている。すなわち、第２減速機構部２の電動モータ２２は、ブーム１０８から操作室１０６とは反対側に向かって突出されている。
また、第２減速機構部２のケース１１に一体成形されている外フランジ部１１ａには、ブーム１０８側の端面１１ｂに、ブーム１０８の第２側面１０８ｄが重ね合わされている。そして、ボルト１２１によって、ブーム１０８にケース１１が締結固定されている。
さらに、第２減速機構部２における基板部３２の端板部３０とは反対側の面３２ｃには、アーム１０９の第２側面１０９ｄが重ね合わされている。この状態で、基板部３２は、アーム１０９の第２側面１０９ｄにボルト１２２によって締結固定されている。

一方、第３減速機構部３では、電動モータ２２は、バケット１１０に設けられた取付ステー１１２の第２側面１１２ｂにボルト１２０によって締結固定されている。すなわち、第３減速機構部３の電動モータ２２は、アーム１０９から操作室１０６とは反対側に向かって突出されている。
また、第３減速機構部３のケース１１に一体成形されている外フランジ部１１ａには、バケット１１０の取付ステー１１２側の端面１１ｂに、取付ステー１１２の第１側面１１２ａが重ね合わされている。そして、ボルト１２１によって、バケット１１０にケース１１が締結固定されている。
さらに、第３減速機構部３における基板部３２の端板部３０とは反対側の面３２ｃには、アーム１０９の第２側面１０９ｄが重ね合わされている。この状態で、基板部３２は、アーム１０９の第２側面１０９ｄにボルト１２２によって締結固定されている。

したがって、上述の第１変形例によれば、前述の実施形態と同様の効果を奏する。
また、アーム１０９は、ブーム１０８の短手方向で操作室１０６側の第２側面１０８ｄに取り付けられている。バケット１１０は、アーム１０９の短手方向で操作室１０６とは反対側の第２側面１０９ｄに取り付けられている。そして、第２減速機構部２では、ブーム１０８から操作室１０６とは反対側に向かって電動モータ２２が突出された形になる。第３減速機構部３では、アーム１０９から操作室１０６とは反対側に向かって電動モータ２２が突出された形になる。このため、操作室１０６からの視界が電動モータ２２によって妨げられてしまうことを抑制できる。よって、ショベル１００の操作性を向上できる。

［第２変形例］
次に、図６に基づいて実施形態の第２変形例について説明する。
図６は、第２変形例における作用部１０４を上方からみた概略構成図である。
図６に示すように、実施形態と第２変形例との相違点は、実施形態の作用部１０４は、ブーム１０８の第１側面１０８ｃにアーム１０９が配置されブーム１０８に対してアーム１０９が片持ち支持されているのに対し、第２変形例ではブーム１０８に対してアーム１０９が両持ち支持されている点にある。また、実施形態の作用部１０４は、アーム１０９の第１側面１０９ｃにバケット１１０が配置されアーム１０９に対してバケット１１０が片持ち支持されているのに対し、第２変形例ではアーム１０９に対してバケット１１０が両持ち支持されている点にある。

具体的には、第２変形例では、ブーム１０８を支持するための２つの支持部２０７ａ，２０７ｂ（第１支持部２０７ａ、第２支持部２０７ｂ）を備える。２つの支持部２０７ａ，２０７ｂは、ブーム１０８における長手方向一端１０８ａ側の両側面１０８ｃ，１０８ｄに配置されている。２つの支持部２０７ａ，２０７ｂによって、ブーム１０８の長手方向一端１０８ａが回転自在に支持（両持ち支持）されている。２つの支持部２０７ａ，２０７ｂのうち、ブーム１０８を挟んで操作室１０６とは反対側（図６における右側）に配置された第２支持部２０７ｂに第１減速機構部１の電動モータ２２が固定されている。また、第２支持部２０７ｂとブーム１０８との間に、第１減速機構部１の減速部１０が配置されている。

ブーム１０８の長手方向他端１０８ｂには、２つのブーム支持部２０８ａ，２０８ｂ（第１ブーム支持部２０８ａ、第２ブーム支持部２０８ｂ）がブーム１０８の長手方向に沿って突出して設けられている。２つのブーム支持部２０８ａ，２０８ｂの間に、アーム１０９の長手方向一端１０９ａが配置されている。２つのブーム支持部２０８ａ，２０８ｂによって、アーム１０９の長手方向一端１０９ａが回転自在に支持（両持ち支持）されている。２つのブーム支持部２０８ａ，２０８ｂのうちのいずれか一方（図６では、図中右側の第２ブーム支持部２０８ｂ）に、第２減速機構部２の電動モータ２２が固定されている。また、２つのブーム支持部２０８ａ，２０８ｂのうちのいずれか一方（図６では、図中右側の第２ブーム支持部２０８ｂ）とアーム１０９との間に、第２減速機構部２の減速部１０が配置されている。なお、図６中左側の第１ブーム支持部２０８ａに電動モータ２２が固定され、第１ブーム支持部２０８ａとアーム１０９との間に減速部１０が配置されてもよい。

バケット１１０の取付ステー１１２には、２つのバケット支持部２１２ａ，２１２ｂ（第１バケット支持部２１２ａ、第２バケット支持部２１２ｂ）がアーム１０９の長手方向に沿って突出して設けられている。２つのバケット支持部２１２ａ，２１２ｂの間に、アーム１０９の長手方向他端１０９ｂが配置されている。アーム１０９の長手方向他端１０９ｂに、２つのバケット支持部２１２ａ，２１２ｂが回転自在に支持されている。２つのバケット支持部２１２ａ，２１２ｂのうちのいずれか一方（図６では、図中右側の第２バケット支持部２１２ｂ）に、第３減速機構部３の電動モータ２２が固定されている。また、２つのバケット支持部２１２ａ，２１２ｂのうちのいずれか一方（図６では、図中右側の第２バケット支持部２１２ｂ）とアーム１０９との間に、第３減速機構部３の減速部１０が配置されている。なお、図６中左側の第１バケット支持部２１２ａに電動モータ２２が固定され、第１バケット支持部２１２ａとアーム１０９との間に減速部１０が配置されてもよい。

したがって、上述の第２変形例によれば、前述の実施形態と同様の効果を奏する。
また、ブーム１０８に対してアーム１０９が両持ち支持されているとともにアーム１０９に対してバケット１１０が両持ち支持されている。このため、前述の実施形態と比較して支持部２０７ａ，２０７ｂとブーム１０８との連結部、ブーム１０８（ブーム支持部２０８ａ，２０８ｂ）とアーム１０９との連結部、及びアーム１０９とバケット１１０（バケット支持部２１２ａ，２１２ｂ）との連結部の強度を高めることができる。また、作用部１０４の動作を安定させることができる。

なお、本発明は上述の実施形態及び各変形例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば上述の実施形態及び各変形例では、建設機械はショベル１００である場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、ブルドーザ、モータグレーダ、フォークリフト、ホイールローダ等さまざまな建設機械に上記の減速機構部１～３の構成を採用することができる。建設機械の用途の応じ、バケット１１０に代えて、さまざまな工具（フック等、さまざまなアタッチ）を取り付けることが可能である。

上述の実施形態及び各変形例では、自走する走行体１０１と、走行体１０１の上部に旋回機構１０２を介して設けられ、走行体１０１に対して旋回する旋回体１０３と、を備える場合について説明した。そして、このような旋回体１０３上に、作用部１０４を設けた場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、自走する車体（本体部）であればよく、この車体上に作用部１０４が設けられていればよい。

上述の実施形態及び各変形例では、減速機構部１～３の減速部１０は、円筒状のケース１１と、ケース１１の径方向内側に配置されたキャリア１４と、キャリア１４を回転させる駆動力を付与する入力軸１６と、入力軸１６の回転数に対して所定の比率で減速された回転数でキャリア１４を回転させる減速出力部１８と、を備える場合について説明した。減速出力部１８は、複数のクランク軸４６と、クランク軸４６の回転に伴って揺動回転する第１外歯歯車４８ａ及び第２外歯歯車４８ｂと、を備えるいわゆる偏心揺動型の減速部である場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、減速部１０は、同一の回転軸線Ｃ１回りに相対回転する第１部材（例えばケース１１）及び第２部材（例えばキャリア１４）と、第１部材と第２部材との間に配置され、前記駆動部の動力を受けて前記第１回転軸線に沿う第２回転軸線を中心に回転する少なくとも１本のクランク軸（例えばクランク軸４６）と、を備え、クランク軸の回転を減速して第２部材に伝達し、第１部材に対して第２部材を減速回転させる偏心揺動型の減速部であればよい。

上述の実施形態及び各変形例では、各減速機構部１～３は、各回転軸線Ｃ１～Ｃ３が平行になるように配置されている場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、各回転軸線Ｃ１～Ｃ３は完全に平行でなくてもよい。各減速機構部１～３の回転軸線は、同一方向に沿っていればよい。
上述の実施形態及び各変形例では、作用部１０４は、ブーム１０８、アーム１０９、及びバケット１１０で構成されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、作用部１０４の少なくとも一部が減速機構部１～３を介して回転自在（揺動自在）に設けられていればよい。

１…第１減速機構部（減速機構部、第１の減速機構部）、２…第２減速機構部（減速機構部、第２の減速機構部）、３…第３減速機構部（減速機構部、第３の減速機構部）、１０…減速部、１１…ケース（第１部材）、１４…キャリア（第２部材）、２２…電動モータ（駆動部）、２６…主軸受（軸受）、４６…クランク軸、４８ａ…第１外歯歯車（外歯歯車）、４８ｂ…第２外歯歯車（外歯歯車）、４９ａ，４９ｂ…外歯、１００…ショベル（建設機械）、１０１…走行体（本体部）、１０３…旋回体（本体部）、１０４…作用部、１０６…操作室、１０７…支持部、１０７ａ…側面、１０８…ブーム、１０８ｃ，１０９ｃ…第１側面（側面）、１０８ｄ，１０９ｄ…第２側面（側面）、１０９…アーム、１１０…バケット（アタッチ）、１１２…取付ステー、１１２ａ…第１側面、１１２ｂ…第２側面、２０７ａ…第１支持部（支持部）、２０７ｂ…第２支持部（支持部）、２０８ａ…第１ブーム支持部（ブーム）、２０８ｂ…第２ブーム支持部（ブーム）、２１２ａ…第１バケット支持部（アタッチ）、２１２ｂ…第２バケット支持部（アタッチ）、Ｃ１～Ｃ３…回転軸線（第１回転軸線）、Ｃ２０…クランク回転軸線（第２回転軸線）

Claims (4)

1. 建設機械の本体部に取り付けられた２つの作用部を相対回転駆動させる作用部用減速部であって、
   相対回転する第１部材及び第２部材と、
   前記第１部材と前記第２部材との間に配置され駆動部の動力を受けて回転する少なくとも１本のクランク軸と、
   を備え、
   前記第１部材は前記作用部の一方に固定され、
   前記第２部材は前記作用部の他方に固定され、
   前記クランク軸の少なくとも一部は、前記一方の作用部における前記第１部材及び前記第２部材側の端面よりも前記一方の作用部側に配置されている
   作用部用減速部。
2. 前記クランク軸を複数有し、
   前記クランク軸によって揺動回転する外歯を有する外歯部材を 有し、
   前記第１部材は、前記外歯と噛み合う内歯を有するケースであり、
   前記第２部材は、前記クランク軸を回転自在に支持するとともに前記第１部材に軸受を介して回転自在に支持され、前記クランク軸によって前記ケースに対して減速回転するキャリアである
   請求項１に記載の作用部用減速部。
3. 請求項１に記載の作用部用減速部が搭載された建設機械であって、
   前記駆動部は、前記第１部材に固定されている
   建設機械。
4. 請求項１に記載の作用部用減速部が搭載された建設機械であって、
   前記作用部は、
   前記本体部に回転自在に支持された一方向に長いブームと、
   前記ブームの前記本体部とは反対側で、かつ前記ブームにおける短手方向の側面に回 転自在に支持されたアームと、
   前記アームの前記ブームとは反対側で前記ブームが配置された前記側面と同一側面に 回転自在に支持されたアタッチと、
   を含み、
   前記ブームの前記アーム側の端部で、かつ前記側面とは反対側に前記アームを駆動するアーム用の前記駆動部を固定し、
   前記アタッチのうち前記アーム用の前記駆動部が固定されている側と同一側面にアタッチ用の前記駆動部が配置されている
   建設機械。

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