JPH11229766A

JPH11229766A - シールド掘進機カッター駆動装置の冷却装置

Info

Publication number: JPH11229766A
Application number: JP3108198A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Takahashi; 均高橋
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1998-02-13
Filing date: 1998-02-13
Publication date: 1999-08-24

Abstract

(57)【要約】【課題】シールド掘進機カッター駆動装置の冷却装置
において、冷却効率が良く、構造も簡単になるようにす
る。【解決手段】循環回路２０は、減速機１２ａ〜１２ｅ
から戻された潤滑油を溜めるオイルタンク２１と、この
オイルタンク２１内の潤滑油を減速機１２ａ〜１２ｅに
供給するポンプユニット２２と、このポンプユニット２
２から吐出された潤滑油を冷却するオイルクーラー２４
とを含む開回路で構成されている。ポンプユニット２２
により吐出された潤滑油は、オイルクーラー２４によっ
て冷却された後、順次、減速機１２ａ〜１２ｅの下部ポ
ートＰ１から減速機１２ａ〜１２ｅ内に流入し、減速機
１２ａ〜１２ｅを潤滑、冷却した後、上部ポートＰ２よ
り流出し、オイルタンク２１に戻される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シールド掘進機の
カッターを回転駆動するシールド掘進機カッター駆動装
置の冷却装置に係り、特に、シールド掘進機が高負荷で
掘進するときに発熱するカッター駆動装置を冷却するシ
ールド掘進機カッター駆動装置の冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にシールド掘進機のカッター駆動装
置は、駆動モーター（電動モーターもしくは油圧モータ
ー）と減速機とを有し、駆動モーターのトルクを減速機
で増大し、シールド掘進機のカッターを回転駆動してい
る。また、駆動モーターとして電動モーターを使用する
場合には、電動モーターと減速機の間にクラッチを装備
し、急激な負荷変動や過負荷を防止するのが一般的であ
り、この場合クラッチとしては湿式多板式が用いられる
ことが多い。

【０００３】このようなカッター駆動装置において、負
荷が高い状態でシールド掘進機の運転を行うと、減速機
内部やクラッチの温度が上昇するので、シールド掘進機
の連続運転ができなくなる。また、一旦減速機内部やク
ラッチの温度が上昇すると、その冷却に多大の時間を費
やす必要がある。そこで、このような温度上昇を防止す
るため、従来においては、送風により減速機やクラッチ
を外部から冷却したり、減速機やクラッチの内部に水ジ
ャケット等の水冷装置を設け冷却していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来技術
では、カッター駆動装置を送風により冷却したり、水冷
装置により冷却していた。しかし、送風により冷却する
方法では、坑内雰囲気温度が上昇した場合には冷却効率
が悪く、冷却に時間を要する欠点がある。

【０００５】一方、水ジャケット等の水冷装置を設け冷
却する方法では、減速機やクラッチの内部に水冷装置を
設ける必要があるため、減速機やクラッチ自体の構造が
複雑になる。また、個々の減速機やクラッチへ水を循環
させる水配管が必要となり、この水配管から水が洩れる
と、シールド掘進機内の電気機器類がさびたり漏電する
ことがある。このため、水配管の水洩れ対策が必要とな
り、製造原価が大幅に上昇する。

【０００６】本発明の目的は、冷却効率が良く、構造も
簡単なシールド掘進機カッター駆動装置の冷却装置を提
供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】（１）上記の目的を達成
するため、本発明は、駆動モーターと減速機とを有し、
駆動モーターのトルクを減速機で増大し、シールド掘進
機のカッターを回転駆動するシールド掘進機カッター駆
動装置の冷却装置において、前記減速機の内部を潤滑す
る潤滑油を減速機の外部に引き出して強制循環させる循
環回路を設け、この循環回路により潤滑油を減速機の外
部で冷却する構成とする。

【０００８】このように減速機用の潤滑油の循環回路を
設け、潤滑油を減速機の外部で冷却することにより、坑
内雰囲気温度に影響されることなく減速機を効率良く冷
却できる。また、従来の水冷式の場合のように減速機内
に水ジャケット等の水冷装置を設けたり、水洩れ対策を
施す必要がなく、潤滑油の循環回路を設けるだけでよい
ので、構造も簡単になる。

【０００９】（２）また、上記の目的を達成するため、
本発明は、駆動モーターとクラッチと減速機とを有し、
駆動モーターのトルクをクラッチを介して減速機に伝
え、減速機でそのトルクを増大し、シールド掘進機のカ
ッターを回転駆動するシールド掘進機カッター駆動装置
の冷却装置において、前記クラッチの内部を潤滑する潤
滑油をクラッチの外部に引き出して強制循環させる循環
回路を設け、この循環回路により潤滑油をクラッチの外
部で冷却する構成とする。

【００１０】このようにクラッチ用の潤滑油の循環回路
を設け、潤滑油をクラッチの外部で冷却することによ
り、坑内雰囲気温度に影響されることなくクラッチを効
率良く冷却できる。また、上記と同様に潤滑油の循環回
路を設けるだけでよいので、構造も簡単になる。

【００１１】（３）上記（１）又は（２）において、好
ましくは、前記循環回路にオイルクーラーを設け、この
オイルクーラーを通すことで前記潤滑油を冷却する。こ
れにより減速機又はクラッチをよりいっそう効率良く冷
却できる。

【００１２】（４）また、上記（１）又は（２）におい
て、好ましくは、前記循環回路を、前記減速機又はクラ
ッチから戻された潤滑油を溜めるオイルタンクと、この
オイルタンク内の潤滑油を前記減速機又はクラッチに供
給するポンプユニットとを含む開回路で構成する。

【００１３】これにより減速機又はクラッチ内から潤滑
油と共に排出されたガスはオイルタンクで大気に放出さ
れる。また、潤滑油の洩れが生じたとしても、オイルタ
ンクから必要な潤滑油が供給されるため、潤滑油が不足
することはない。

【００１４】（５）また、上記（１）又は（２）におい
て、前記循環回路を、前記減速機又はクラッチから戻さ
れた潤滑油を直接減速機又はクラッチに供給するポンプ
ユニットを含む閉回路で構成してもよい。これによりオ
イルタンクを設けない分だけ循環回路の構成が簡単にな
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。まず、本発明の第１の実施形態を図
１〜図３により説明する。図１において、本実施形態の
カッター駆動装置の冷却装置はシールド掘進機に搭載さ
れるものであり、このシールド掘進機はシールド本体２
を有し、シールド本体２の前部には、地山を掘削するカ
ッター３と、カッター３を回転駆動するカッター駆動装
置１と、カッター駆動装置１の回転をカッター３に伝え
るピニオン４ａとギヤ４ｂとからなる歯車機構４とが設
けられている。

【００１６】シールド本体２の後部には、セグメントリ
ング５を順次組み立てるエレクタ６と、そのセグメント
リング５に反力をとってシールド本体２を掘進させる複
数本のシールドジャッキ７とが設けられている。また、
シールド本体２には連結ビーム８を介して後方台車９が
連結されており、この後方台車９はレール１０上をシー
ルド本体２の前進に追従して移動する。また、後方台車
９には後述するオイルタンク２１やポンプユニット２２
等の油圧機器が搭載されている。

【００１７】カッター駆動装置１は、シールド周方向に
配置された複数（ここでは５個）の電動モーター１１ａ
〜１１ｅ（図３参照）と、これらの電動モーター１１ａ
〜１１ｅのトルクをそれぞれ増大して出力する減速機１
２ａ〜１２ｅと、電動モーター１１ａ〜１１ｅと減速機
１２ａ〜１２ｅとの間にそれぞれ配置され、電動モータ
ー１１ａ〜１１ｅのトルクの伝達を断続させる湿式多板
のクラッチ１３ａ〜１３ｅ（クラッチ１３ｂ〜１３ｄに
ついては図示せず）とを有している。

【００１８】図２にカッター駆動装置１の構造を示す。
図２において、クラッチ１３ａは電動モーター１１ａと
減速機１２ａにそれぞれボルト結合されている。また、
減速機１２ａの出力軸には前述のピニオン４ａが取り付
けられている。なお、電動モーター１１ｂ〜１１ｅ、減
速機１２ｂ〜１２ｅ、クラッチ１３ｂ〜１３ｅについて
も、上記と同様の構造である。

【００１９】以上のようなカッター駆動装置１に本実施
形態の冷却装置が設けられている。この冷却装置は、減
速機１２ａ〜１２ｅの内部を潤滑する潤滑油を減速機１
２ａ〜１２ｅの外部に引き出して強制循環させる循環回
路２０を設け、減速機１２ａ〜１２ｅの外部で潤滑油を
冷却するものである。以下、本実施形態の冷却装置の詳
細を図２及び図３を用いて説明する。

【００２０】図２において、減速機１２ａのクラッチ１
３ａ側端部の下部及び上部には、ポートＰ１，Ｐ２がそ
れぞれ設けられている。また、減速機１２ｂ〜１２ｅに
も同様のポートＰ１，Ｐ２が設けられている。

【００２１】図３において、循環回路２０は、オイルタ
ンク２１と、ポンプユニット２２と、ポンプユニット２
２のポンプ吐出口と減速機１２ａの下部ポートＰ１とを
接続する配管１５ａと、この配管１５ａに設けられた水
冷式のオイルクーラー２４と、減速機１２ａの上部ポー
トＰ２と減速機１２ｂの下部ポートＰ１とを接続する配
管１５ｂと、減速機１２ｂの上部ポートＰ２と減速機１
２ｃの下部ポートＰ１とを接続する配管１５ｃと、減速
機１２ｃの上部ポートＰ２と減速機１２ｄの下部ポート
Ｐ１とを接続する配管１５ｄと、減速機１２ｄの上部ポ
ートＰ２と減速機１２ｅの下部ポートＰ１とを接続する
配管１５ｅと、減速機１２ｅの上部ポートＰ２とオイル
タンク２１とを接続する配管１５ｆとを含む開回路で構
成されている。また、２３はオイルタンク２１内から吸
い上げられた潤滑油中の異物を除去するサクションフィ
ルターであり、２５は減速機１２ａ〜１２ｅ内の圧力が
設定値以上になると開くリリーフバルブである。

【００２２】オイルクーラー２４は水タンク２９内の冷
却水を内部に通すことによりポンプユニット２２から吐
出された潤滑油を冷却する。なお、水タンク２９内の冷
却水は定期的に新しい水に交換される。

【００２３】上記のオイルタンク２１、ポンプユニット
２２、オイルクーラー２４、サクションフィルター２
３、リリーフバルブ２５及び水タンク２９は、後方台車
９に搭載されている。

【００２４】以上のように構成した本実施形態におい
て、ポンプユニット２２を駆動すると、オイルタンク２
１内の潤滑油がサクションフィルター２３を介して吸い
上げられ、ポンプユニット２２より吐出される。このポ
ンプユニット２２から吐出された潤滑油はオイルクーラ
ー２４で冷却された後、減速機１２ａの下部ポートＰ１
から減速機１２ａ内に流入し、減速機１２ａを潤滑、冷
却した後、上部ポートＰ２より流出し、次いで減速機１
２ｂの下部ポートＰ１から減速機１２ｂ内に流入し、減
速機１２ｂを潤滑、冷却した後、上部ポートＰ２より流
出し、同様に減速機１２ｃ〜１２ｅに対しても順次流
入、潤滑、冷却、流出を繰り返した後、減速機１２ｅの
上部ポートＰ２から流出した潤滑油はオイルタンク２１
に戻され、貯留される。このオイルタンク２１に貯留さ
れた潤滑油は再びポンプユニット２２で吸い上げられ、
減速機１２ａ〜１２ｅの潤滑、冷却に供される。

【００２５】このとき、潤滑油は減速機１２ａ〜１２ｅ
の下部ポートＰ１より流入して上部ポートＰ２から流出
されるため、減速機１２ａ〜１２ｅ内で発生したガスは
減速機１２ａ〜１２ｅ内にたまることなく、潤滑油と共
に搬出され、このガスはオイルタンク２１で大気に放出
される。

【００２６】以上のように本実施形態にあっては、減速
機１２ａ〜１２ｅ用の潤滑油を強制循環させる循環回路
２０を設け、オイルクーラー２４で冷却された潤滑油を
減速機１２ａ〜１２ｅに供給することにより減速機１２
ａ〜１２ｅを冷却するようにしたので、従来の空冷式の
場合のように坑内の雰囲気温度に影響されることなく、
減速機１２ａ〜１２ｅを効率良く冷却できる。また、従
来の水冷式の場合のように減速機１２ａ〜１２ｅ内部に
水ジャケット等の水冷装置を設けなくて済むとともに、
オイルクーラー２４及びこれに送る冷却水を溜める水タ
ンク２９は共に後方台車９に配置されるため、電気機器
類の多いシールド掘進機内に水洩れ対策を施す必要もな
く、これにより従来の水冷式の場合に比べて構造が簡単
になり、安価な設備となる。

【００２７】また、潤滑油を減速機１２ａ〜１２ｅの下
部ポートＰ１より取り込み上部ポートＰ２から排出する
とともに、循環回路２０をオイルタンク２１を含む開回
路で構成したので、潤滑油と共に排出されたガスをオイ
ルタンク２１において大気に放出分離できる。また、配
管１５ａ〜１５ｆ等から潤滑油の洩れが生じたとして
も、オイルタンク２１から必要な潤滑油が供給されるた
め、潤滑油が不足することはない。

【００２８】本発明の第２の実施形態を図４により説明
する。図中、図３に示したものと同等の部材には同じ符
号を付し、その説明を省略する。図４において、本実施
形態の冷却装置は、図３で示した循環回路２０の代わり
に循環回路２０Ａを有している。この循環回路２０Ａ
は、ポンプユニット２２と、ポンプユニット２２のポン
プ吐出口と減速機１２ａの下部ポートＰ１とを接続する
配管１５ａと、この配管１５ａに設けられたオイルクー
ラー２４と、減速機１２ａの上部ポートＰ２とポンプユ
ニット２２のポンプ吸入口とを接続する配管１５ｇと、
配管１５ａのオイルクーラー２４と減速機１２ａとの間
と減速機１２ｂ〜１２ｅの下部ポートＰ１とをそれぞれ
並列に接続する配管１５ｈ〜１５ｋと、減速機１２ｂ〜
１２ｅの上部ポートＰ２と配管１５ｇとをそれぞれ並列
に接続する配管１５ｌ〜１５ｏとを含む閉回路で構成さ
れている。

【００２９】ポンプユニット２２を駆動すると、ポンプ
ユニット２２から吐出された潤滑油はオイルクーラー２
４で冷却された後、減速機１２ａ〜１２ｅの下部ポート
Ｐ１から減速機１２ａ〜１２ｅ内にそれぞれ流入し、減
速機１２ａ〜１２ｅを潤滑、冷却した後、各上部ポート
Ｐ２より流出する。この減速機１２ａ〜１２ｅの上部ポ
ートＰ２から流出された潤滑油は再びポンプユニット２
２から吐出され、減速機１２ａ〜１２ｅの潤滑、冷却に
供される。

【００３０】このように本実施形態においては、循環回
路２０Ａにより減速機１２ａ〜１２ｅ用の潤滑油を循環
させ、オイルクーラー２４を通した潤滑油を減速機１２
ａ〜１２ｅに供給するので、第１の実施形態と同様に、
減速機１２ａ〜１２ｅの冷却効率が良く、構造も簡単で
ある。

【００３１】また、循環回路２０Ａをオイルタンクを含
まない閉回路で構成したので、第１の実施形態よりも循
環回路の構成が簡単になる。

【００３２】本発明の第３の実施形態を図５及び図６に
より説明する。図中、図２及び図３に示したものと同等
の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。図５
において、本実施形態の冷却装置はカッター駆動装置１
Ａに設けられるものであり、このカッター駆動装置１Ａ
は図２で示したクラッチ１３ａ〜１３ｅの代わりにクラ
ッチ１３Ａａ〜１３Ａｅを有している（図６参照）。

【００３３】本実施形態の冷却装置は、前述の循環回路
２０に加えて、クラッチ１３Ａａ〜１３Ａｅの内部を潤
滑する潤滑油をクラッチ１３Ａａ〜１３Ａｅの外部に引
き出して強制循環させる循環回路３０を設け、その潤滑
油をクラッチ１３Ａａ〜１３Ａｅの外部で冷却するもの
である。

【００３４】クラッチ１３Ａａの減速機１２ａ側端部の
下部及び軸方向中央部の上部には、ポートＱ１，Ｑ２が
それぞれ設けられている。また、クラッチ１３Ａｂ〜１
３Ａｅにも同様のポートＱ１，Ｑ２が設けられている。
循環回路３０は、図６に示すように、図３で示した循環
回路２０と同様の開回路で構成されており、その詳細な
説明については省略する。

【００３５】本実施形態においては、循環回路３０によ
りクラッチ１３Ａａ〜１３Ａｅ用の潤滑油を循環させ、
オイルクーラー３４を通った潤滑油をクラッチ１３Ａａ
〜１３Ａｅに供給するので、クラッチ１３Ａａ〜１３Ａ
ｅの冷却効率が良く、構造も簡単になる。

【００３６】なお、本実施形態においては、循環回路３
０をオイルタンク３１を含む開回路で構成したが、特に
これに限らず、図４に示すようなオイルタンクを含まな
い閉回路で構成してもよい。

【００３７】また、減速機１２ａ〜１２ｅ用の潤滑油及
びクラッチ１３Ａａ〜１３Ａｅ用の潤滑油の両方を冷却
することとしたが、クラッチ１３Ａａ〜１３Ａｅ用の潤
滑油のみを冷却してもよい。

【００３８】また、以上説明したいくつかの実施形態に
おいては、潤滑油をオイルクーラー２４；３４に通すこ
とで冷却することとしたが、カッター駆動装置１；１Ａ
はシールド本体２の前部に配置され、オイルタンク２
１；３１及びポンプユニット２２；３２はシールド本体
２より後方の後方台車９に配置されており、カッター駆
動装置１とポンプユニット２２；３２とを接続する配管
は比較的長くなるため、オイルクーラーを通さなくても
潤滑油はある程度冷却される。したがって、オイルクー
ラーは必ずしも設ける必要はなく、潤滑油を減速機１２
ａ〜１２ｅ又はクラッチ１３Ａａ〜１３Ａｅの外部に引
き出して循環させるだけでもよい。

【００３９】更に、カッター３を回転させる駆動モータ
ーとして電動モーターを用いたが、電動モーターの代わ
りに油圧モーターを使用してもよく、この場合には油圧
モーターと減速機の間にはクラッチは不要となる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、坑内の雰囲気温度に影
響されることなく減速機又はクラッチを冷却できるの
で、従来の空冷式の方法に比べて冷却効率が向上する。
また、減速機又はクラッチの内部に水ジャケット等の水
冷装置を設けたり、水洩れ対策を施す必要がなく、潤滑
油の循環回路を設けるだけでよいので、従来の水冷式の
方法に比べて構造が簡単になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が関わるシールド掘進機を簡略化して示
した図である。

【図２】本発明の第１の実施形態による冷却装置が設け
られたカッター駆動装置の構造図である。

【図３】図２に示すカッター駆動装置の冷却装置の構成
図である。

【図４】本発明の第２の実施形態によるカッター駆動装
置の冷却装置の構成図である。

【図５】本発明の第３の実施形態による冷却装置が設け
られたカッター駆動装置の構造図である。

【図６】図５に示すカッター駆動装置の冷却装置の構成
図である。

【符号の説明】

１カッター駆動装置１Ａカッター駆動装置３カッター１１ａ電動モーター１２ａ減速機１３ａクラッチ１３Ａａクラッチ２０，２０Ａ循環回路２１オイルタンク２２ポンプユニット２４オイルクーラー３０循環回路３１オイルタンク３２ポンプユニット３４オイルクーラー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動モーターと減速機とを有し、駆動モー
ターのトルクを減速機で増大し、シールド掘進機のカッ
ターを回転駆動するシールド掘進機カッター駆動装置の
冷却装置において、前記減速機の内部を潤滑する潤滑油を減速機の外部に引
き出して強制循環させる循環回路を設け、この循環回路
により潤滑油を減速機の外部で冷却することを特徴とす
るシールド掘進機カッター駆動装置の冷却装置。
【請求項２】駆動モーターとクラッチと減速機とを有
し、駆動モーターのトルクをクラッチを介して減速機に
伝え、減速機でそのトルクを増大し、シールド掘進機の
カッターを回転駆動するシールド掘進機カッター駆動装
置の冷却装置において、前記クラッチの内部を潤滑する潤滑油をクラッチの外部
に引き出して強制循環させる循環回路を設け、この循環
回路により潤滑油をクラッチの外部で冷却することを特
徴とするシールド掘進機カッター駆動装置の冷却装置。
【請求項３】請求項１又は２記載のシールド掘進機カッ
ター駆動装置の冷却装置において、前記循環回路にオイ
ルクーラーを設け、このオイルクーラーを通すことで前
記潤滑油を冷却することを特徴とするシールド掘進機カ
ッター駆動装置の冷却装置。
【請求項４】請求項１又は２記載のシールド掘進機カッ
ター駆動装置の冷却装置において、前記循環回路は、前
記減速機又はクラッチから戻された潤滑油を溜めるオイ
ルタンクと、このオイルタンク内の潤滑油を前記減速機
又はクラッチに供給するポンプユニットとを含む開回路
で構成されていることを特徴とするシールド掘進機カッ
ター駆動装置の冷却装置。
【請求項５】請求項１又は２記載のシールド掘進機カッ
ター駆動装置の冷却装置において、前記循環回路は、前
記減速機又はクラッチから戻された潤滑油を直接減速機
又はクラッチに供給するポンプユニットを含む閉回路で
構成されていることを特徴とするシールド掘進機カッタ
ー駆動装置の冷却装置。