JPWO2007015554A1 - 建設機械のドラム回転装置 - Google Patents

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Abstract

トラックフレーム(3)に固定された支持部材(12)を、円筒部(12A)と蓋部(12D)とにより構成し、円筒部(12A)のブレーキ収容部(12F)内には、2個の乾式電磁ブレーキ(30)を配設する。また、支持部材(12)には電動モータ(14)を取付ける。また、支持部材(12)の外周には、軸受(19)を介してドラム(15)を回転可能に取付け、該ドラム(15)には遊星歯車減速機構(21)を収容する。そして、支持部材(12)とドラム(15)との間をフローティングシール(44)によってシールし、支持部材(12)の軸挿通孔(12E)と連結軸(26)との間をシールリング(45)によってシールする。これにより、支持部材(12)内には、2個の乾式電磁ブレーキ(30)を、潤滑油(22)から隔絶した状態で収容することができる。

Description

本発明は、例えば油圧ショベル、油圧クレーン等の走行装置、ロープウインチ等に好適に用いられる建設機械のドラム回転装置に関する。
一般に、油圧ショベル、ホイールローダ等の建設機械の走行装置には、履帯を駆動するスプロケットが取付けられたドラム、あるいは車輪が取付けられたドラムを回転させるドラム回転装置が設けられている。また、油圧クレーン等に搭載されるロープウインチには、ロープの巻取り、巻出しを行うドラムを回転させるドラム回転装置が設けられている(例えば、特開2000−9017号公報、特開平1−153840号公報、特開昭60−183498号公報参照)。
ここで、従来技術によるドラム回転装置は、駆動源となる油圧モータと、ドラムの内周側に設けられ油圧モータの回転を減速してドラムに伝達する減速機構と、油圧モータの出力軸と減速機構との間を連結する連結軸とを備えて構成されている。そして、このドラム回転装置は、油圧モータの回転を減速機構によって減速することにより、ドラムを大きなトルクをもって回転させるものである。
また、この種のドラム回転装置には、通常、油圧モータが停止しているときには連結軸に制動を与え、油圧モータが回転しているときには連結軸への制動を解除するネガティブ型の湿式多板ブレーキが設けられている。そして、この湿式多板ブレーキは、減速機構と一緒にドラムの内周側にコンパクトに配設され、ドラム回転装置全体を小型化する構成となっている。
ところで、上述した従来技術のドラム回転装置に用いられる油圧モータは、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、出力軸を回転させるものである。このため、ドラム回転装置の作動時には、エンジンから排出される排気ガス等によって周囲の環境を汚染してしまう上に、エンジンの作動時に発生する騒音によって作業環境が低下してしまうという問題がある。
これに対し、油圧モータに代えて電動モータを駆動源として用いたドラム回転装置が知られており、このドラム回転装置は、バッテリ等の電源からの給電によって電動モータを駆動することにより、排気ガスや騒音の発生を抑えることができるものである(例えば、特開平11−155256号公報参照)。
ところで、電動モータを用いたドラム回転装置においては、バッテリ等の電源を有効に利用するため、湿式多板ブレーキに代えてネガティブ型の乾式電磁ブレーキを用いることが望ましい。
しかし、電動モータを用いたドラム回転装置において、ドラム内に減速機構と一緒に潤滑油が収容されている場合には、ネガティブ型の乾式電磁ブレーキを、引火性を有する潤滑油から隔絶した状態でドラムの内周側にコンパクトに配設するのが困難であるという問題がある。
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、ネガティブ型の乾式電磁ブレーキを、潤滑油から隔絶した状態でドラムの内周側にコンパクトに収容することができるようにした建設機械のドラム回転装置を提供することを目的としている。
(1).上述した課題を解決するため、本発明に係る建設機械のドラム回転装置は、軸方向の一側が開口し軸方向の他側が蓋部となって閉塞された筒状に形成され、建設機械の機体に固定して取付けられる支持部材と、該支持部材の軸方向一側に設けられ、外部から給電されることにより該支持部材に向けて延びる出力軸を回転させる電動モータと、軸方向の一側が開口し軸方向の他側が閉塞された筒状に形成され、軸方向の一側が前記支持部材の外周に軸受を介して回転可能に支持されたドラムと、該ドラム内に潤滑油に浸漬した状態で収容された1段または複数段の減速段を有し、入力された回転を減速し該ドラムを回転する減速機構と、前記支持部材内を軸方向に伸長して設けられ、軸方向の一側が前記電動モータの出力軸に連結され、軸方向の他側が前記支持部材の蓋部に回転可能に支持されると共に前記減速機構に連結された連結軸と、前記支持部材内に収容して設けられ、前記電動モータが停止しているときに前記連結軸に制動を与え、前記電動モータが回転しているときに前記連結軸への制動を解除するネガティブ型の乾式電磁ブレーキと、前記支持部材とドラムの一側端の開口部との間を液密にシールする第1のシール部材と、前記支持部材の蓋部と連結軸との間を液密にシールする第2のシール部材とを備えたことを特徴としている。
このような構成としたことにより、支持部材とドラムの一側端の開口部との間を第1のシール部材によってシールし、支持部材の蓋部と連結軸との間を第2のシール部材によってシールすることができ、支持部材内に収容したネガティブ型の乾式電磁ブレーキをドラム内の潤滑油から隔絶することができる。従って、乾式電磁ブレーキを用いて、電動モータが停止しているときには連結軸に制動を与え、電動モータが回転しているときには連結軸に対する制動を解除することができる。
また、電動モータと減速機構とが取付けられる支持部材内に、潤滑油から隔絶した状態で乾式電磁ブレーキをコンパクトに収容することができるので、乾式電磁ブレーキを備えたドラム回転装置全体の小型化を図ることができる。
(2).また、本発明は、前記乾式電磁ブレーキは前記連結軸の軸方向に離間して2個設けることを特徴としている。
このように、支持部材内に連結軸の軸方向に離間して2個の乾式電磁ブレーキを設けることにより、電動モータの停止時に連結軸に対して大きな制動力を与えることができ、ドラムを確実に停止させておくことができる。この場合、2個の乾式電磁ブレーキ間には放熱用の空間が形成されるので、乾式電磁ブレーキが通電されることにより熱を発生したとしても、この熱を空間内に効率よく放熱することができる。この結果、乾式電磁ブレーキの耐久性を高め、ドラム回転装置の信頼性を高めることができる。
(3).また、本発明は、前記2個の乾式電磁ブレーキは、前記支持部材内に軸方向一側の開口から蓋部に向けて同一方向に組込むことを特徴としている。
このような構成によれば、2個の乾式電磁ブレーキは、それぞれ支持部材の軸方向一側の開口から蓋部に向けて同一方向に組込むことができ、当該支持部材内に取付けることができる。これにより、乾式電磁ブレーキを支持部材に取付けるときの作業性を高めることができる。
(4).また、本発明は、前記連結軸は、軸方向の一側が前記電動モータの出力軸に連結され外周面にスプライン部が設けられたカップリングと、軸方向の一側が該カップリングに連結され軸方向の他側が前記減速機構に連結された入力軸とを有し、前記乾式電磁ブレーキは、前記カップリングのスプライン部に噛合し該カップリングと一体に回転する回転板と、前記カップリングの軸方向に移動可能に設けられ該回転板と摩擦係合する非回転板と、外部からの給電によって該非回転板と前記回転板との摩擦係合を解除する電磁コイルとを備えたことを特徴としている。
このように、電動モータの出力軸と減速機構との間を連結する連結軸を、カップリングと入力軸とにより構成することにより、例えば減速機構に入力軸を連結した状態で、当該入力軸と電動モータの出力軸とをカップリングによって容易に連結することができる。この結果、電動モータの出力軸と減速機構との間を連結するときの作業性を高めることができる。
(5).一方、本発明は、前記支持部材内には、該支持部材を前記機体に取付けた状態で前記乾式電磁ブレーキよりも上,下方向の上側となる部位にコネクタ収容部を設け、該コネクタ収容部には、前記乾式電磁ブレーキに接続された内部配線を外部配線に接続するコネクタを収容することを特徴としている。
この構成により、支持部材と電動モータとの取付部位から支持部材内に雨水等が浸入したとしても、この雨水等がコネクタに付着するのを抑えることができ、電磁ブレーキの信頼性を高めることができる。
(6).さらに、本発明は、前記機体は装軌式車両の下部走行体を構成するトラックフレームであり、前記ドラムの外周側には履帯に噛合するスプロケットを固定して設け、前記電動モータと前記減速機構とは、前記履帯の横幅寸法内に収めることを特徴としている。
このように、ドラム回転装置を装軌式車両の走行装置に適用した場合には、電動モータと減速機構とが履帯から外側に突出するのを抑えることができる。この結果、装軌式車両が不整地等を走行する場合にも、電動モータ、減速機構を岩石等の障害物から保護することができ、走行装置の信頼性を高めることができる。
図1は、第1の実施の形態によるドラム回転装置を走行装置に適用した油圧ショベルを示す正面図である。
図2は、油圧ショベルのトラックフレーム、走行装置等を示す外観図である。
図3は、図2中の走行装置を示す断面図である。
図4は、支持部材、電動モータ、遊星歯車減速機構、乾式電磁ブレーキ等の要部を拡大して示す拡大断面図である。
図5は、乾式電磁ブレーキが出力軸に制動力を付与した状態を示す断面図である。
図6は、乾式電磁ブレーキが出力軸に対する制動を解除した状態を示す断面図である。
図7は、本発明の第2の実施の形態によるドラム回転装置が適用された走行装置を示す図4と同様な拡大断面図である。
図8は、本発明の第3の実施の形態の要部を示す図5と同様な断面図である。
以下、本発明に係る建設機械のドラム回転装置の実施の形態を、電動式の油圧ショベルの走行装置に適用した場合を例に挙げ、図1ないし図8を参照しつつ詳細に説明する。
まず、図1ないし図6は本発明の第1の実施の形態を示している。図中、1は電動式の油圧ショベルを示し、この電動式の油圧ショベル1は、自走可能な下部走行体2と、該下部走行体2上に旋回可能に設けられた後述の上部旋回体7とにより大略構成されている。
ここで、下部走行体2は、センタフレーム3Aと左,右のサイドフレーム3Bとにより構成されたトラックフレーム3を有し、該トラックフレーム3は、本実施の形態における油圧ショベル1の機体を構成するものである。そして、各サイドフレーム3Bの後端側にはスプロケット4が設けられ、各サイドフレーム3Bの前端側にはアイドラ5が設けられ、これらスプロケット4とアイドラ5とには無限軌道を形成する履帯6が巻装されている。
また、図1及び図3に示すように、サイドフレーム3Bの後端側には、後述の支持部材12を取付けるためのブラケット3Cが突設され、該ブラケット3Cの外周側には、後述の電動モータ14を覆うモータカバー3Dが設けられている。
7は下部走行体2上に設けられた上部旋回体で、該上部旋回体7は、建屋8とキャブ9とにより大略構成されている。ここで、建屋8は、トラックフレーム3上に旋回可能に取付けられた旋回フレーム8Aと、該旋回フレーム8A上に設けられ、バッテリー、電動機、油圧ポンプ、作動油タンク等(いずれも図示せず)を収容する建屋カバー8Bとにより大略構成されている。また、キャブ9は、旋回フレーム8Aの前部左側に設けられ運転室を画成するものである。
10は上部旋回体7の前部側に俯仰動可能に設けられた作業装置である。この作業装置10は、基端側が旋回フレーム8Aにピン結合されたブーム10A、該ブーム10Aの先端側にピン結合されたアーム10B、該アーム10Bの先端側にピン結合されたバケット10C、ブームシリンダ10D、アームシリンダ10E、バケットシリンダ10F等により構成されている。
そして、作業装置10の各シリンダ10D,10E,10Fに対し、建屋カバー8B内に収容された油圧ポンプ(図示せず)から圧油が給排されることにより、作業装置10によって土砂の掘削作業等を行う構成となっている。
11は本実施の形態によるドラム回転装置の代表例として適用された下部走行体2の走行装置を示している。この走行装置11は、トラックフレーム3を構成する左,右のサイドフレーム3Bにそれぞれ設けられている。そして、走行装置11は、図3及び図4等に示すように、後述の支持部材12、電動モータ14、ドラム15、遊星歯車減速機構21、乾式電磁ブレーキ30等により構成されている。
12は機体となるトラックフレーム3のサイドフレーム3Bに固定して設けられた支持部材で、該支持部材12は、図3ないし図5等に示すように軸方向(左,右方向)に延びる段付きの有蓋円筒状に形成されている。ここで、支持部材12は、軸方向に延びる円筒部12Aを有し、該円筒部12Aの軸方向の一側は開口部12Bとなり、該開口部12Bの周囲には環状なフランジ部12Cが設けられている。そして、図3及び図4に示すように、支持部材12のフランジ部12Cは、サイドフレーム3Bの後端側に突設されたブラケット3Cにボルト13を用いて固定されている。一方、円筒部12Aの軸方向の他側は蓋部12Dとなって閉塞され、該蓋部12Dの中心部には後述の入力軸28が挿通される軸挿通孔12Eが形成されている(図5参照)。
また、円筒部12Aの内周側には、後述の乾式電磁ブレーキ30を収容するブレーキ収容部12Fが設けられている。また、支持部材12をトラックフレーム3に取付けた状態で乾式電磁ブレーキ30よりも上,下方向の上側となる部位には、後述のコネクタ41を収容するコネクタ収容部12Gが設けられている。さらに、円筒部12Aの軸方向他側の外周面には、後述する遊星歯車減速機構21のキャリア25Cが噛合するスプライン部12Hが形成されている。
14は支持部材12の軸方向一側となる開口部12B側に取付けられた走行用の電動モータである。ここで、電動モータ14は、図3に示すように、モータケーシング14Aに回転可能に支持され支持部材12内を軸方向に延びた出力軸14Bと、該出力軸14Bの外周側に一体的に設けられたロータ14Cと、ロータ14Cの外周側に配置されたステータ14Dとを備えた交流電動モータにより構成されている。
そして、電動モータ14は、建屋カバー8B内に収容したバッテリからインバータ(いずれも図示せず)等を介して交流に変換された電力が供給(給電)されることにより、出力軸14Bを回転させるものである。また、モータケーシング14Aの上側部位には端子箱14Eが取付けられ、該端子箱14Eを含む電動モータ14は、ブラケット3Cのモータカバー3Dによって覆われている。
15は支持部材12の外周側に回転可能に設けられたドラムを示している。このドラム15は、図3及び図4に示すように、全体として段付きの有蓋円筒状に形成されている。ここで、ドラム15は、軸方向一側が開口部16Aとなった大径な円筒体16と、該円筒体16の軸方向他側に取付けられ内周側に内歯車17Aが形成された円筒状のリングギヤ17と、該リングギヤ17の軸方向他側を液密に閉塞する円板状の蓋体18とにより構成されている。
そして、円筒体16の開口部16Aと支持部材12の円筒部12A外周面との間には複数の軸受19が設けられ、ドラム15は、これら各軸受19を介して支持部材12の円筒部12Aの外周に回転可能に支持されている。また、円筒体16の開口部16Aの周囲には環状なフランジ部16Bが設けられ、該フランジ部16Bには複数のボルト20を用いてスプロケット4が固定されている。
21はドラム15内に収容された遊星歯車減速機構で、該遊星歯車減速機構21は、電動モータ14の出力軸14Bの回転を減速してドラム15に伝達し、該ドラム15を高トルクをもって低速で回転させるものである。ここで、遊星歯車減速機構21は、図4に示すように、後述する3段の遊星歯車機構23,24,25により構成され、ドラム15内に保持された潤滑油22に浸漬されている。これにより、遊星歯車減速機構21は、潤滑油22によって常時潤滑され、長期に亘って円滑に作動する構成となっている。
23は1段目の遊星歯車機構で、該遊星歯車機構23は、リングギヤ17内を軸方向に延びる軸部23Aが一体形成された太陽歯車23Bと、該太陽歯車23Bとリングギヤ17の内歯車17Aとに噛合し、太陽歯車23Bの周囲を自転しつつ公転する複数の遊星歯車23Cと、該各遊星歯車23Cをピン等を介して回転可能に支持するキャリア23Dとにより構成されている。
24は2段目の遊星歯車機構で、該遊星歯車機構24は、1段目のキャリア23Dにスプライン結合された太陽歯車24Aと、該太陽歯車24Aとリングギヤ17の内歯車17Aとに噛合し、太陽歯車24Aの周囲を自転しつつ公転する複数の遊星歯車24Bと、該各遊星歯車24Bをピン等を介して回転可能に支持するキャリア24Cとにより構成されている。
25は最終段となる3段目の遊星歯車機構で、該遊星歯車機構25は、2段目のキャリア24Cにスプライン結合された太陽歯車25Aと、該太陽歯車25Aとリングギヤ17の内歯車17Aとに噛合する複数の遊星歯車25Bと、該各遊星歯車25Bをピン等を介して回転可能に支持するキャリア25Cとにより構成されている。ここで、キャリア25Cは、支持部材12の軸方向他側の外周面に形成されたスプライン部12Hに噛合することにより、支持部材12に対して回転方向に固定されている。
この結果、3段目の遊星歯車機構25は、各遊星歯車25Bの自転のみをドラム15に伝える構成となっている。このように、遊星歯車減速機構21は、電動モータ14の出力軸14Bの回転を各段の遊星歯車機構23,24,25によって3段減速し、この減速した回転をドラム15のリングギヤ17に伝達する。これにより、ドラム15は大きなトルクをもって回転する構成となっている。
26は支持部材12内を軸方向に伸長して設けられた連結軸で、該連結軸26は、電動モータ14の出力軸14Bと遊星歯車減速機構21との間を連結するものである。ここで、連結軸26は、図4及び図5に示すように、後述のカップリング27と、入力軸28とにより構成されている。
27は軸方向の一側が電動モータ14の出力軸14Bに連結された円筒状のカップリングで、該カップリング27の外周面には雄スプライン27Aが形成されている。ここで、カップリング27の軸方向一側の内周面には、電動モータ14の出力軸14Bがスプライン結合され、カップリング27の雄スプライン27Aには、後述する乾式電磁ブレーキ30の回転板36が噛合する構成となっている。
28は軸方向の一側がカップリング27の内周面にスプライン結合された入力軸で、該入力軸28の軸方向の他側は、支持部材12の蓋部12Dに形成された軸挿通孔12Eに挿通されている。ここで、入力軸28と支持部材12の軸挿通孔12Eとの間には複数の軸受29が設けられ、入力軸28は各軸受29を介して支持部材12の蓋部12Dに回転可能に支持されている。そして、入力軸28の軸方向他側には、1段目の遊星歯車機構23を構成する太陽歯車23Bに一体形成された軸部23Aがスプライン結合されている。
30,30は支持部材12内に軸方向に離間して設けられた2個の乾式電磁ブレーキを示している。これら各乾式電磁ブレーキ30は、油圧ショベル1の駐車ブレーキ(ネガティブブレーキ)として作用するものである。即ち、各乾式電磁ブレーキ30は、電動モータ14が停止しているときには出力軸14Bに制動力を付与し、電動モータ14が作動するときには出力軸14Bへの制動を解除するものである。
ここで、各乾式電磁ブレーキ30は、図5及び図6に示すように、カップリング27の外周側に位置して支持部材12のブレーキ収容部12F内に収容され、後述のヨーク部材31、固定板33、回転板36、非回転板37、電磁コイル39等により構成されている。
31は乾式電磁ブレーキ30のベースとなるヨーク部材で、該ヨーク部材31は、例えば磁性材料を用いて中心部に軸挿通孔31Aが穿設された厚肉な円板状に形成されている。この場合、各乾式電磁ブレーキ30のヨーク部材31は、それぞれ支持部材12のブレーキ収容部12F内に、開口部12Bから蓋部12Dに向けて同一方向に組込まれ、複数のボルト32(1本のみ図示)を用いて固定されている。そして、ヨーク部材31の軸挿通孔31A内には、連結軸26のカップリング27が隙間をもって挿通されている。
また、ヨーク部材31には、軸挿通孔31Aと同心状をなす環状の凹窪部31Bが形成され、該凹窪部31B内には後述の電磁コイル39が収容されている。さらに、ヨーク部材31には、軸方向に延びる複数の有底穴31C(1個のみ図示)が穿設され、該有底穴31C内には後述のコイルばね38が保持されている。
33はヨーク部材31に固定して設けられた固定板で、該固定板33は中空な円板状に形成され、その内周側にはカップリング27が挿通されている。そして、固定板33は、周方向に離間した複数のボルト34と円筒状のガイド35(1個のみ図示)とを用いてヨーク部材31に固定されている。この場合、各ボルト34は、ガイド35内に挿通された状態で先端側をヨーク部材31に螺着することにより、固定板33をヨーク部材31に固定するものである。
36はカップリング27の雄スプライン27Aに噛合した回転板で、該回転板36は、ヨーク部材31と固定板33との間に配置されている。ここで、回転板36は中空な円板状に形成され、その内周側には雌スプライン36Aが形成されている。そして、回転板36は、雌スプライン36Aをカップリング27の雄スプライン27Aに噛合させることにより、カップリング27と一体に回転する構成となっている。
37はヨーク部材31と固定板33との間に位置してカップリング27の軸方向に移動可能に設けられた非回転板で、該非回転板37は中空な円板状に形成され、その内周側にはカップリング27が挿通されている。そして、非回転板37は、固定板33との間で回転板36を挟込むものである。ここで、非回転板37は、その外周側にガイド35が挿通されることにより、カップリング27に対して非回転状態で保持され、ガイド35に沿ってカップリング27の軸方向への移動のみが許容されている。
38はヨーク部材31に穿設された複数の有底穴31C(1個のみ図示)内に設けられたコイルばねで、該コイルばね38は、非回転板37を固定板33に向けて常時押圧している。そして、電磁コイル39への給電が行われていないときには、図5に示すように、コイルばね38に押圧された非回転板37が回転板36に摩擦係合することにより、回転板36の回転が規制される。これにより、回転板36にカップリング27を介して連結された電動モータ14の出力軸14Bに対し、制動力を付与することができる構成となっている。
39はヨーク部材31の凹窪部31B内に収容された電磁コイルで、該電磁コイル39は、例えば電動モータ14への給電と同時に給電されることにより励磁され、非回転板37を磁気的に吸着するものである。これにより、図6に示すように、コイルばね38のばね力に抗して非回転板37が回転板36から離間し、非回転板37と回転板36との摩擦係合が解除されることにより、電動モータ14の出力軸14Bに対する制動を解除する構成となっている。
40は支持部材12のブレーキ収容部12F内に形成された空間で、該空間40は、軸方向に離間して設けられた2個の乾式電磁ブレーキ30間に形成されている。そして、各乾式電磁ブレーキ30の電磁コイル39が励磁されるときに発生する熱を、空間40内に放熱することができる構成となっている。
また、2個の乾式電磁ブレーキ30は、電動モータ14と遊星歯車減速機構21との間に位置して支持部材12内に収容されている。これにより、図3に示すように、電動モータ14と遊星歯車減速機構21とを、履帯6の横幅(履帯幅)寸法S内に収めることができる構成となっている。
41は支持部材12のコネクタ収容部12G内に収容されたコネクタで、該コネクタ41は、ブレーキ側ソケット41Aと電源側ソケット41Bとからなっている。ここで、ブレーキ側ソケット41Aは、電磁コイル39に接続された内部配線42の先端に取付けられている。また、電源側ソケット41Bは、電源(図示せず)に接続された外部配線43の先端に取付けられている。そして、コネクタ41は、ブレーキ側ソケット41Aと電源側ソケット41Bとを接続することにより、乾式電磁ブレーキ30の電磁コイル39を電源に接続するものである。
この場合、支持部材12のコネクタ収容部12Gは、乾式電磁ブレーキ30よりも上,下方向の上側となる部位に設けられている。従って、コネクタ収容部12G内にコネクタ41を収容することにより、支持部材12と電動モータ14との取付部位から支持部材12内に雨水等が浸入したとしても、この雨水等がコネクタ41に付着するのを抑えることができる構成となっている。
44はドラム15を構成する円筒体16の開口部16Aと支持部材12との間を液密にシールする第1のシール部材としてのフローティングシールである。このフローティングシール44は、図4等に示すように、開口部16Aと支持部材12との間に全周に亘って環状に設けられている。そして、フローティングシール44は、固定された支持部材12と回転するドラム15との間をシールし、軸受19、遊星歯車減速機構21等を潤滑する潤滑油22をドラム15内に封止するものである。
45は支持部材12の蓋部12Dと連結軸26との間を液密にシールする第2のシール部材としての断面U型のシールリングである。このシールリング45は、蓋部12Dに形成された軸挿通孔12Eと連結軸26の入力軸28との間に設けられている。そして、シールリング45は、軸挿通孔12Eと入力軸28との間をシールすることにより、ドラム15内に保持された潤滑油22が、支持部材12のブレーキ収容部12F内に流入するのを阻止するものである。
本実施の形態による油圧ショベル1の走行装置11は上述の如き構成を有するもので、以下、その作動について説明する。
まず、走行装置11の電動モータ14への給電が行われず、該電動モータ14が停止しているときには、各乾式電磁ブレーキ30の電磁コイル39に対する給電も行われない。この場合には、図5に示すように、非回転板37が、コイルばね38に押圧されることにより固定板33との間で回転板36を挟込み、該回転板36に摩擦係合する。これにより、回転板36の回転が規制されるので、回転板36にカップリング27を介して連結された電動モータ14の出力軸14Bに制動力を付与することができ、これを油圧ショベル1の駐車ブレーキ(ネガティブブレーキ)として作動させることができる。
一方、油圧ショベル1を走行させるため、走行装置11の電動モータ14への給電を行ったときには、コネクタ41等を介して各乾式電磁ブレーキ30の電磁コイル39に対する給電も行われる。この場合には、電磁コイル39が励磁されることにより、図6に示すように、非回転板37が、コイルばね38のばね力に抗して電磁コイル39に磁気的に吸着される。このため、非回転板37と回転板36との摩擦係合が解除され、電動モータ14の出力軸14Bに対する制動を解除することができる。
これにより、電動モータ14の出力軸14Bが回転し、この出力軸14Bの回転は、遊星歯車減速機構21によって3段減速された状態でドラム15に伝達される。この結果、ドラム15の円筒体16に固定されたスプロケット4は、ドラム15と一体となって大きなトルクをもって回転し、このスプロケット4に噛合した履帯6がアイドラ5との間で周回駆動することにより、油圧ショベル1が走行する。
かくして、本実施の形態によれば、支持部材12とドラム15(円筒体16)の開口部16Aとの間をフローティングシール44によって液密にシールし、支持部材12の蓋部12Dに設けた軸挿通孔12Eと連結軸26(入力軸28)との間をシールリング45によって液密にシールしている。これにより、2個の乾式電磁ブレーキ30を、ドラム15内に収容された引火性のある潤滑油22から隔絶した状態で支持部材12内に収容することができる。従って、乾式電磁ブレーキ30を用いて、電動モータ14が停止しているときには連結軸26に制動を与え、電動モータ14が回転しているときには連結軸26に対する制動を解除することができる。
また、各乾式電磁ブレーキ30を、電動モータ14と遊星歯車減速機構21とが取付けられた支持部材12内にコンパクトに収容することができるので、乾式電磁ブレーキ30を備えた走行装置11全体を小型化することができる。
これにより、図3に示すように、電動モータ14と遊星歯車減速機構21とを、履帯6の横幅(履帯幅)寸法S内に収めることができ、電動モータ14あるいは遊星歯車減速機構21が履帯6から外側に張り出すのを抑えることができる。従って、油圧ショベル1が不整地等を走行する場合に、電動モータ14、遊星歯車減速機構21を岩石等の障害物から保護することができ、走行装置11の信頼性を高めることができる。
また、走行装置11に電動モータ14を用いることにより、例えば油圧ポンプからの圧油によって駆動される油圧モータを用いる場合に比較して、油圧ポンプを駆動するためのエンジンを不要とすることができる。従って、油圧ショベル1の走行時にエンジンに起因して排気ガス、騒音等が発生する事態を抑えることができ、作業環境を良好に保つことができる。
また、本実施の形態では、支持部材12のブレーキ収容部12F内に軸方向に離間して2個の乾式電磁ブレーキ30を設ける構成としている。これにより、電動モータ14が停止しているときに、その出力軸14Bに対し2個の乾式電磁ブレーキ30によって大きな制動力を付与することができ、油圧ショベル1を確実に停止(駐車)させておくことができる。
しかも、2個の乾式電磁ブレーキ30間に空間40を形成することにより、各乾式電磁ブレーキ30の電磁コイル39が励磁されるときに熱が発生したとしても、この熱を空間40内に効率良く放熱することができる。これにより、乾式電磁ブレーキ30の耐久性を高めることができ、走行装置11の信頼性を高めることができる。
また、2個の乾式電磁ブレーキ30をそれぞれ支持部材12に固定する構成としたので、予め支持部材12内に各乾式電磁ブレーキ30を組込んだ状態で、該支持部材12に電動モータ14を取付けることができ、その組立て時の作業性を高めることができる。
この場合、2個の乾式電磁ブレーキ30は、それぞれ支持部材12のブレーキ収容部12F内に、開口部12Bから蓋部12Dに向けて同一方向に組込まれ、複数のボルト32を用いて固定される。この結果、各乾式電磁ブレーキ30の組付方向を共通化することができ、これら各乾式電磁ブレーキ30を支持部材12に組付けるときの作業性も高めることができる。
また、電動モータ14の出力軸14Bと遊星歯車減速機構21との間を連結する連結軸26を、カップリング27と入力軸28とにより構成している。これにより、例えば遊星歯車減速機構21に入力軸28を連結した状態で、当該入力軸28と電動モータ14の出力軸14Bとをカップリング27によって容易に連結することができ、その作業性を高めることができる。
さらに、支持部材12内には、乾式電磁ブレーキ30よりも上側となる部位にコネクタ収容部12Gを設けている。そして、このコネクタ収容部12G内には、乾式電磁ブレーキ30の電磁コイル39に接続された内部配線42と給電用の外部配線43とを接続するコネクタ41を収容している。この結果、支持部材12と電動モータ14との取付部位から支持部材12内に雨水等が浸入したとしても、この雨水等がコネクタ41に付着するのを抑えることができ、乾式電磁ブレーキ30の信頼性を高めることができる。
次に、図7は本発明の第2の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、支持部材内に設けられる2個の電磁ブレーキのうち一方を支持部材に取付け、他方を電動モータに取付けたことにある。なお、本実施の形態では上述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。
図中、51は本実施の形態によるドラム回転装置が適用された走行装置を示し、該走行装置51は、上述した第1の実施の形態による走行装置11とほぼ同様に、支持部材12、電動モータ14、ドラム15、遊星歯車減速機構21、2個の乾式電磁ブレーキ30,52等により構成されている。
しかし、一方の乾式電磁ブレーキ30が支持部材12に取付けられ、他方の乾式電磁ブレーキ52が電動モータ14のモータケーシング14Aに取付けられる点が第1の実施の形態とは異なっている。
52は乾式電磁ブレーキ30と共に支持部材12のブレーキ収容部12F内に設けられた乾式電磁ブレーキで、該乾式電磁ブレーキ52は、乾式電磁ブレーキ30と同様に、ヨーク部材31、固定板33、ガイド35、回転板36、非回転板37、コイルばね38、電磁コイル39等により構成されている。
そして、固定板33、ガイド35、ヨーク部材31に複数のボルト53(1本のみ図示)を挿通し、該各ボルト53を電動モータ14のモータケーシング14Aに螺着することにより、乾式電磁ブレーキ52を支持部材12内に固定して設ける構成としている。
本実施の形態による走行装置51は上述の如き構成を有するもので、その作動については上述した第1の実施の形態によるものと格別差異はない。
然るに、本実施の形態によれば、支持部材12内に設けられる2個の乾式電磁ブレーキ30,52のうち一方の乾式電磁ブレーキ30を支持部材12に取付け、他方の乾式電磁ブレーキ52を電動モータ14のモータケーシング14Aに取付ける構成としたので、乾式電磁ブレーキ30,52間に大きな空間54を形成することができ、各乾式電磁ブレーキ30,52の放熱を一層促進することができる。
次に、図8は本発明の第3の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、電動モータの出力軸と減速機構との間を連結する連結軸を、単一部材によって構成したことにある。なお、本実施の形態では上述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。
図中、61は支持部材12内を軸方向に伸長して設けられた連結軸で、該連結軸61は、電動モータ14の出力軸14Bと遊星歯車減速機構21との間を連結するものである。ここで、連結軸61は、軸方向の一側がカップリング部61Aとなり、軸方向の他側が入力軸部61Bとなった単一部材として構成されている。
そして、カップリング部61Aは、電動モータ14の出力軸14Bに連結され、カップリング部61Aの外周面には、乾式電磁ブレーキ30の回転板36が噛合する雄スプライン61Cが形成されている。また、入力軸部61Bは、1段目の遊星歯車機構の軸部23Aにスプライン結合され、軸受29を介して支持部材12の蓋部12Dに回転可能に支持されている。
本実施の形態は、上述の如きカップリング部61Aと入力軸部61Bとが一体形成された連結軸61を備えたもので、その他の構成については第1の実施の形態によるものと同一である。
なお、上述した各実施の形態では、3段減速の遊星歯車減速機構21を用いた場合を例に挙げている。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば1段減速、2段減速、または4段以上の減速段をもった遊星歯車減速機構を用いる構成としてもよい。
さらに、上述した各実施の形態では、ドラム回転装置として油圧ショベル1の走行装置11を例に挙げて説明している。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば油圧クレーンに搭載されるロープウインチ装置にも適用することができる。この場合は、ドラムは、その外周にロープを巻取るための巻取りドラムとして構成すればよい。

Claims (6)

  1. 軸方向の一側が開口し軸方向の他側が蓋部となって閉塞された筒状に形成され、建設機械の機体に固定して取付けられる支持部材と、
    該支持部材の軸方向一側に設けられ、外部から給電されることにより該支持部材に向けて延びる出力軸を回転させる電動モータと、
    軸方向の一側が開口し軸方向の他側が閉塞された筒状に形成され、軸方向の一側が前記支持部材の外周に軸受を介して回転可能に支持されたドラムと、
    該ドラム内に潤滑油に浸漬した状態で収容された1段または複数段の減速段を有し、入力された回転を減速し該ドラムを回転する減速機構と、
    前記支持部材内を軸方向に伸長して設けられ、軸方向の一側が前記電動モータの出力軸に連結され、軸方向の他側が前記支持部材の蓋部に回転可能に支持されると共に前記減速機構に連結された連結軸と、
    前記支持部材内に収容して設けられ、前記電動モータが停止しているときに前記連結軸に制動を与え、前記電動モータが回転しているときに前記連結軸への制動を解除するネガティブ型の乾式電磁ブレーキと、
    前記支持部材とドラムの一側端の開口部との間を液密にシールする第1のシール部材と、
    前記支持部材の蓋部と連結軸との間を液密にシールする第2のシール部材とを備えたことを特徴とする建設機械のドラム回転装置。
  2. 前記乾式電磁ブレーキは前記連結軸の軸方向に離間して2個設けることを特徴とする請求項1に記載の建設機械のドラム回転装置。
  3. 前記2個の乾式電磁ブレーキは、前記支持部材内に軸方向一側の開口から蓋部に向けて同一方向に組込むことを特徴とする請求項2に記載の建設機械のドラム回転装置。
  4. 前記連結軸は、軸方向の一側が前記電動モータの出力軸に連結され外周面にスプライン部が設けられたカップリングと、軸方向の一側が該カップリングに連結され軸方向の他側が前記減速機構に連結された入力軸とを有し、
    前記乾式電磁ブレーキは、前記カップリングのスプライン部に噛合し該カップリングと一体に回転する回転板と、前記カップリングの軸方向に移動可能に設けられ該回転板と摩擦係合する非回転板と、外部からの給電によって該非回転板と前記回転板との摩擦係合を解除する電磁コイルとを備えたことを特徴とする請求項1,2または3に記載の建設機械のドラム回転装置。
  5. 前記支持部材内には、該支持部材を前記機体に取付けた状態で前記乾式電磁ブレーキよりも上,下方向の上側となる部位にコネクタ収容部を設け、該コネクタ収容部には、前記乾式電磁ブレーキに接続された内部配線を外部配線に接続するコネクタを収容することを特徴とする請求項1,2または3に記載の建設機械のドラム回転装置。
  6. 前記機体は装軌式車両の下部走行体を構成するトラックフレームであり、前記ドラムの外周側には履帯に噛合するスプロケットを固定して設け、前記電動モータと前記減速機構とは、前記履帯の横幅寸法内に収めることを特徴とする請求項1,2または3に記載の建設機械のドラム回転装置。
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