JPWO2011013347A1 - 旋回駆動装置 - Google Patents

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Abstract

旋回駆動装置（６０）は、車体フレーム（２１）に取り付けられる外輪（６１ａ）および走行フレーム（１１）に取り付けられる内輪（６１ｂ）を有し、車体フレーム（２１）を旋回動自在に支持する旋回ベアリング（６１）と、内輪（６１ｂ）の内周面に一体に設けられる第１内歯ギヤ（６２）と、走行フレーム（１１）と内輪（６１ｂ）の間に介装されるリング状部材（６３）と、リング状部材（６３）の内周面に一体に設けられる第２内歯ギヤ（６４）と、出力軸に取り付けられて第１内歯ギヤ（６２）に噛み合う第１ピニオン（６５ａ）を有し、作動油の供給を受けて第１ピニオン（６５ａ）を回転させることにより車体フレーム（２１）に旋回駆動力を与える旋回油圧モータ（６５）と、出力軸に取り付けられて第２内歯ギヤ（６４）に噛み合う第２ピニオン（６６ａ）を有し、電力の供給を受けて第２ピニオン（６６ａ）を回転させることにより車体フレーム（２１）に旋回駆動力を与えるとともに、車体フレーム（２１）が受ける被駆動エネルギーを回生発電する旋回電動モータ（６６）とを備え、第１内歯ギヤ（６２）と第２内歯ギヤ（６４）が互いに異なる歯数を有して構成される。

Description

本発明は、走行体の上に旋回体を旋回動自在に支持するとともに旋回体を旋回動させる旋回駆動装置、特に建設機械用に適した旋回駆動装置に関する。
従来、油圧ショベル等の建設機械では、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプからの圧油により駆動される油圧モータとを備え、油圧モータの駆動により走行体に対して旋回体を旋回動させるように構成した旋回駆動装置が広く用いられている。しかしながら、油圧アクチュエータ（油圧ポンプ、油圧モータ）は、電気アクチュエータに比べてエネルギー効率が悪い（エネルギー損失が大きい）。そこで、電動モータを油圧モータと同軸に連結して設け、建設機械における動作や目的に応じて油圧モータと電動モータを併用する旋回駆動装置が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２を参照）。また、旋回停止時における旋回体の慣性力を利用して発電する（エネルギー回生を行う）発電機を備えた旋回駆動装置も提案されている（例えば、特許文献３を参照）。
特開２００８‐２９７７５４号公報 特開２００４‐３６０２１６号公報 特開２００７‐２４７３７４号公報
ところで、上記のように油圧モータと電動モータを同軸に連結すると、この連結モータ自体のサイズが単体のモータと比較して大きくなり、設置スペースの限られた小型の建設機械に搭載するには適さないという問題があった。また、小型の建設機械では、大容量のバッテリを搭載することが困難であるため、バッテリの電力を有効に利用することができる旋回駆動装置が求められる。さらに、小型の建設機械では、旋回停止時における旋回体の慣性力が比較的小さいため、この小さな旋回体の慣性力でも多くのエネルギー回生を行うことができる旋回駆動装置が求められる。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、旋回油圧モータと旋回電動モータのトルク配分を最適化してバッテリの電力を有効に利用することができ、小型の建設機械にも適用することができる旋回駆動装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る旋回駆動装置（例えば、実施形態における旋回駆動装置６０）は、走行体（例えば、実施形態における走行装置１０）の上に旋回体（例えば、実施形態における車両本体２０）を旋回動自在に支持するとともに前記旋回体を旋回動させる装置であって、前記走行体に対して前記旋回体を旋回動自在に支持する旋回ベアリングと、前記走行体および前記旋回体のいずれか一方の側に、前記旋回ベアリングと同軸上に位置して設けられた第１旋回ギヤ部材と、前記走行体および前記旋回体における前記第１旋回ギヤ部材が設けられた側もしくは他方の側に、前記旋回ベアリングと同軸上に位置して設けられた第２旋回ギヤ部材と、前記第１旋回ギヤ部材のギヤ部と噛合する第１ピニオンギヤを有し、油圧力を用いて前記第１ピニオンギヤを回転駆動して前記第１旋回ギヤ部材を回転駆動可能な油圧モータと、前記第２旋回ギヤ部材と噛合する第２ピニオンギヤを有し、電力を用いて前記第２ピニオンギヤを回転駆動して前記第２旋回ギヤ部材を回転駆動可能であり、且つ前記第２旋回ギヤ部材の回転による前記第２ピニオンギヤの回転駆動により回生発電が可能な回生電動モータとを備え、前記第１ピニオンギヤにより前記第１旋回ギヤ部材へ回転伝達を行う第１減速比が、前記第２ピニオンギヤにより前記第２旋回ギヤ部材へ回転伝達を行う第２減速比と相違するように構成される。
上記構成において、好ましくは、前記第１減速比が前記第２減速比より小さい。なお、前記第１ピニオンギヤから前記第１旋回ギヤ部材への回転伝達および前記第２ピニオンギヤから前記第２旋回ギヤ部材への回転伝達の少なくともいずれか一方が変速ギヤ列を介して行われるように構成しても良い。
上記構成の本発明に係る旋回駆動装置において、好ましくは、前記旋回ベアリングが前記走行体および前記旋回体のいずれか一方に取り付けられる外輪と、前記外輪の内径側に転度体を介して相対回転自在に設けられて前記走行体および前記旋回体の他方に取り付けられる内輪とを有して構成され、前記第１旋回ギヤ部材が前記内輪に一体結合して設けられた第１ギヤを有して構成され、前記第２旋回部材が前記内輪に一体結合して設けられるとともに前記第１ギヤと歯数の異なる第２ギヤを有して構成され、前記油圧モータは前記外輪が設けられる側に設けられ、前記第１ピニオンギヤが前記第１ギヤと噛合し、前記回生電動モータは前記外輪が設けられる側に設けられ、前記第２ピニオンギヤが前記第２ギヤと噛合するように構成される。
この場合において、好ましくは、前記第１ギヤおよび第２ギヤのいずれか一方が前記内輪の内周面に形成された内歯ギヤから構成され、前記第１ギヤおよび第２ギヤの他方が前記内輪に一体結合されたリング状部材の内周面に形成された内歯ギヤから構成される。
さらに好ましくは、前記第1旋回ギヤ部材および前記第２旋回ギヤ部材が同一の歯数を有して一体に形成され、前記第１ピニオンギヤおよび前記第２ピニオンギヤの歯数を相違させることにより前記第１および前記第２減速比を相違させるように構成される。なお、この場合に、前記第1旋回ギヤ部材および前記第２旋回ギヤ部材が前記内輪の内周面に形成された内歯ギヤから構成されても良い。
上記構成の本発明に係る旋回駆動装置において、好ましくは、前記旋回ベアリングが前記走行体および前記旋回体のいずれか一方に取り付けられる外輪と、前記外輪の内径側に転度体を介して相対回転自在に設けられて前記走行体および前記旋回体の他方に取り付けられる内輪とを有して構成され、前記第１旋回ギヤ部材が前記内輪に一体結合して設けられた第１ギヤを有して構成され、前記第２旋回部材が前記外輪に一体結合して設けられるとともに前記第１ギヤと歯数の異なる第２ギヤを有して構成され、前記油圧モータは前記外輪が設けられる側に設けられ、前記第１ピニオンギヤが前記第１ギヤと噛合し、前記回生電動モータは前記内輪が設けられる側に設けられ、前記第２ピニオンギヤが前記第２ギヤと噛合するよう構成される。
この場合において、好ましくは、前記第１ギヤが前記内輪の内周面に形成された内歯ギヤから構成され、前記第２ギヤが前記外輪の外周面に形成された外歯ギヤから構成される。
上記構成の本発明に係る旋回駆動装置において、好ましくは、前記旋回ベアリングが前記走行体および前記旋回体のいずれか一方に取り付けられる外輪と、前記外輪の内径側に転度体を介して相対回転自在に設けられて前記走行体および前記旋回体の他方に取り付けられる内輪とを有して構成され、前記第１旋回ギヤ部材が前記外輪に一体結合して設けられた第１ギヤを有して構成され、前記第２旋回部材が前記内輪に一体結合して設けられるとともに前記第１ギヤと歯数の異なる第２ギヤを有して構成され、前記油圧モータは前記内輪が設けられる側に設けられ、前記第１ピニオンギヤが前記第１ギヤと噛合し、前記回生電動モータは前記外輪が設けられる側に設けられ、前記第２ピニオンギヤが前記第２ギヤと噛合するように構成される。
この場合において、好ましくは、前記第１ギヤが前記外輪の外周面に形成された外歯ギヤから構成され、前記第２ギヤが前記内輪の内周面に形成された内歯ギヤから構成される。
上記構成の本発明に係る旋回駆動装置において、好ましくは、前記旋回ベアリングが前記走行体および前記旋回体のいずれか一方に取り付けられる外輪と、前記外輪の内径側に転度体を介して相対回転自在に設けられて前記走行体および前記旋回体の他方に取り付けられる内輪とを有して構成され、前記第１旋回ギヤ部材が前記外輪に一体結合して設けられた第１ギヤを有して構成され、前記第２旋回部材が前記外輪に一体結合して設けられるとともに前記第１ギヤと歯数の異なる第２ギヤを有して構成され、前記油圧モータは前記内輪が設けられる側に設けられ、前記第１ピニオンギヤが前記第１ギヤと噛合し、前記回生電動モータは前記内輪が設けられる側に設けられ、前記第２ピニオンギヤが前記第２ギヤと噛合する。
この場合において、好ましくは、前記第１ギヤおよび第２ギヤのいずれか一方が前記外輪の外周面に形成された外歯ギヤから構成され、前記第１ギヤおよび第２ギヤの他方が前記外輪に一体結合されたリング状部材の外周面に形成された外歯ギヤから構成される。
さらに好ましくは、前記第1旋回ギヤ部材および前記第２旋回ギヤ部材が同一の歯数を有して一体に形成され、前記第１ピニオンギヤおよび前記第２ピニオンギヤの歯数を相違させることにより前記第１および前記第２減速比を相違させるように構成される。なお、この場合に、前記第1旋回ギヤ部材および前記第２旋回ギヤ部材が前記外輪の外周面に形成された外歯ギヤから構成されても良い。
以上のように構成される本発明に係る旋回駆動装置において、好ましくは、前記旋回油圧モータに供給される作動油および前記旋回電動モータに供給される電力を制御して、前記旋回油圧モータおよび前記旋回電動モータの駆動制御を行う制御コントローラを備え、前記制御コントローラは、前記旋回油圧モータにかかる負荷に応じて、前記旋回油圧モータとともに前記旋回電動モータを駆動する。
さらに好ましくは、前記制御コントローラは、前記旋回油圧モータとともに前記旋回電動モータを駆動して旋回を加速させるとき、前記旋回油圧モータに供給される作動油を増加させる一方、前記旋回電動モータに供給される電力を減少させる制御を行い、所定の旋回速度に達すると前記旋回電動モータへの電力供給を停止して前記旋回油圧モータのみを駆動する。
以上のように構成される本発明に係る旋回駆動装置によれば、走行体および前記旋回体のいずれか一方の側に第１旋回ギヤ部材が、他方の側に第２旋回ギヤ部材が設けられ、油圧モータの第１ピニオンギヤが第１旋回ギヤ部材と噛合してこれを駆動し、回生電動モータの第２ピニオンギヤが第２旋回ギヤ部材と噛合してこれを駆動したり、第２旋回ギヤ部材の回転により第２ピニオンギヤが回転駆動されて回生発電を行うように構成され、さらに、第１ピニオンギヤにより第１旋回ギヤ部材へ回転伝達を行う第１減速比が、第２ピニオンギヤにより第２旋回ギヤ部材へ回転伝達を行う第２減速比と相違するように構成されている。これにより、第１および第２減速比を任意に設定変更することが可能となり、油圧モータと回生電動モータのトルク配分を最適化する（効率の良い回転数で両モータを作動させる）ことが可能となり、バッテリの電力を有効に利用することができる。また、最適な旋回用モータを選択して用いることが可能となり、モータの配置場所の省スペース化を実現することができ、小型の建設機械にも本発明に係る旋回駆動装置を適用することができる。
また、上記本発明に係る旋回駆動装置において、油圧モータにかかる負荷に応じて、油圧モータとともに回生電動モータを駆動するように制御されることが好ましい。具体的には、油圧モータに所定値以上の負荷がかかる場合（例えば、旋回起動時）に、油圧モータとともに回生電動モータを駆動する。これにより、回生電動モータが油圧モータをアシストして旋回体を旋回動させるため、油圧モータに要求される駆動馬力が下げられるので、油圧モータを小型化することができる。また、油圧モータにかかる負荷が上記所定値よりも小さい場合（例えば、旋回を減速（停止）させる場合）には、回生電動モータが発電機として動作するため、旋回体の旋回作動中にバッテリを断続的に充電することができるので、旋回駆動における消費電力を抑えることができる。さらに、旋回加速時において、油圧モータへの作動油供給を増加させる一方、回生電動モータへの電力供給を減少させる制御を行い、所定の旋回速度に達すると回生電動モータへの電力供給を停止して油圧モータのみを駆動するよう制御されることが好ましい。これにより、油圧モータへの作動油供給を行うための油圧ポンプを駆動するポンプ用モータにおいて省エネを図ることができる。
本発明の第１実施形態に係る旋回駆動装置の構成を示す図である。 本発明に係る旋回駆動装置を適用した建設機械の一例として示す小型油圧ショベルの側面図である。 上記小型油圧ショベルの油圧ユニットおよび電源システムのブロック図である。 上記旋回駆動装置を構成する旋回ベアリングを示す図であり、図４（Ａ）は旋回ベアリングの平面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の矢印Ｂ‐Ｂに沿って示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る旋回駆動装置の構成を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る旋回駆動装置の構成を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る旋回駆動装置の構成を示す図である。 図８（Ａ）は本発明の第５実施形態に係る旋回駆動装置の構成を示す図であり、図８（Ｂ）はこの旋回駆動装置を構成する旋回ベアリングおよびリング状部材の平面図である。
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。まず、本発明に係る旋回駆動装置を有した建設機械の一例として、小型の油圧ショベル（以下、ミニショベルと称する）について、図２を参照して説明する。このミニショベル１は、左右一対のクローラ式走行機構１５を備えた走行装置１０と、走行装置１０の上に水平旋回可能に設けられた車両本体２０と、車両本体２０の前部に水平旋回（水平揺動）可能に取り付けられたパワーショベル機構３０とを有して構成される。
走行装置１０は、駆動スプロケット１２と従動スプロケット１３とに巻き掛けられた履帯１４から構成されるクローラ式走行機構１５を、走行フレーム１１の左右に設けて構成される。駆動スプロケット１２は、走行油圧モータ１８（図３を参照）により回転駆動される。走行フレーム１１の後部には、整地作業等を行うためのブレード１６が上下揺動自在に設けられており、ブレード１６を上下揺動させるブレードシリンダ（油圧シリンダ）１６ａ（図３を参照）が走行フレーム１１とブレード１６とを繋いで設けられている。走行フレーム１１の中央上部には、後述する旋回駆動装置６０が設けられており、この旋回駆動装置６０により車両本体２０が水平旋回可能になっている。
車両本体２０は、旋回駆動装置６０により水平旋回可能に支持された車体フレーム２１の上に、作業者の乗車空間を形成する運転キャビン２２と、油圧ユニットや電源システム等からなる動力装置Ｐと、動力装置Ｐを覆う装置カバー２３とを配設して構成される。運転キャビン２２内には、作業者が着座するためのシート２４、クローラ式走行機構１５の作動操作を行う走行操作レバー２５（図３を参照）、パワーショベル機構３０や旋回駆動装置６０の作動操作を行う作業操作レバー２６等が配設されている。車体フレーム２１の前端には、前方に突出して本体側枢結部２７が形成されており、この本体側枢結部２７を介してパワーショベル機構３０が取り付けられている。
パワーショベル機構３０は、本体側枢結部２７に水平旋回もしくは揺動自在に枢結されたスイング側枢結部３５と、このスイング側枢結部３５に垂直面内で上下揺動可能に枢結されたブーム３１と、ブーム３１の先端に同一垂直面内で上下揺動可能に枢結されたアーム３２と、アーム３２の先端に同一垂直面内で上下揺動可能に枢結されたバケット３３とを有して構成される。さらに、ブーム３１を上下揺動させるブームシリンダ３１ａがスイング側枢結部３５とブーム３１とを繋いで配設され、アーム３２を上下揺動させるアームシリンダ３２ａがブーム３１とアーム３２とを繋いで配設され、バケット３３を上下揺動させるバケットシリンダ３３ａおよびリンク３３ｂが図示のようにアーム３２とバケット３３とを繋いで配設されている。なお、スイング側枢結部３５を水平旋回させるスイングシリンダ３５ａ（図３を参照）が車体フレーム２１とスイング側枢結部３５とを繋いで配設されている。なお、上記各シリンダはいずれも油圧シリンダによって構成されている。
動力装置Ｐは、図３に示すように、各機構の油圧アクチュエータ（油圧モータもしくは油圧シリンダ）に作動油を供給する油圧ユニット４０と、油圧ユニット４０を構成するポンプ用電動モータ４５に電力を供給する電源システム５０とを有して構成される。油圧ユニット４０は、作動油を溜めるタンク４１と、所定油圧・流量の作動油を吐出する油圧ポンプ４２と、油圧ポンプ４２から吐出される作動油を各操作レバー２５，２６の操作に応じた供給方向および供給量で各油圧アクチュエータに供給する制御を行うコントロールバルブ４３と、油圧ポンプ４２を駆動するポンプ用電動モータ４５とを有して構成される。なお、各操作レバー２５，２６から出力される操作信号は、後述する制御コントローラ７０に入力され、この制御コントローラ７０が操作信号に応じた指令信号をコントロールバルブ４３に出力してこのコントロールバルブ４３の作動を制御するように構成されている。
具体的には、コントロールバルブ４３は、各操作レバー２５，２６から入力される操作信号（制御コントローラ７０から入力される指令信号）に基づいて、ブレードシリンダ１６ａ、ブームシリンダ３１ａ、アームシリンダ３２ａ、バケットシリンダ３３ａ、スイングシリンダ３５ａ、走行油圧モータ１８もしくは後述する旋回油圧モータ６５への圧油の供給制御を行う複数の制御弁を備えて構成されている。ポンプ用電動モータ４５は、例えばＩＰＭモータ（永久磁石同期型モータ）等の交流モータから構成され、電源システム５０から供給される電力により駆動される。
電源システム５０は、リチウムイオン電池等の二次電池からなるバッテリ５１と、商用電源からの交流電力を受けてバッテリ５１を充電するメイン充電器５２と、バッテリ５１からの電力をポンプ用電動モータ４５および後述する旋回電動モータ６６に供給するインバータ５３と、旋回電動モータ６６からの発電電力の供給を受けてバッテリ５１を充電するサブ充電器５５とを有して構成される。
バッテリ５１は、ポンプ用電動モータ４５および旋回駆動モータ６６の電源として機能し、高定格電圧で高容量に設定されている。メイン充電器５２は、商用電源に接続可能なコンセント５２ａを有し、コンセント５２ａを接続して商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換するとともに出力電圧をバッテリ５１に充電できるように制御する充電制御部を備えて構成されている。
インバータ５３は、バッテリ５１からの直流電力を所定の電圧および周波数を有する交流電力に変換して、この交流電力をポンプ用電動モータ４５に供給することにより、ポンプ用電動モータ４５の出力トルクを制御して所定油圧を油圧ポンプ４２から吐出させるように構成されている。また、インバータ５３は、変換した交流電力を旋回電動モータ６６に供給することにより、旋回電動モータ６６の出力トルクを制御するように構成されている。サブ充電器５５は、旋回電動モータ６６からの発電電力によりバッテリ５１を充電する制御を行うように構成されており、これによりバッテリ５１は車両本体２０の旋回制動時において継続的に充電されるようになっている。
このミニショベル１では、コントロールバルブ４３およびインバータ５３を制御することにより供給される作動油を用いて各油圧アクチュエータが駆動されるが、これらの制御は制御コントローラ７０により行われる。制御コントローラ７０は、各操作レバー２５，２６の操作方向および操作量に応じてこの操作レバーから操作信号が入力され、この操作信号に応じてコントロールバルブ４３に指令信号を出力して各油圧アクチュエータの作動を制御する。またこのとき、制御コントローラ７０は、その作動に必要な作動油を油圧ポンプ４２から供給するため、インバータ５３にポンプ用電動モータ４５の回転数と印加電圧を指令し、インバータ５３がこの指令値に基づいた交流電力をポンプ用電動モータ４５に供給して作動を制御する。
なお、制御コントローラ７０は、各油圧アクチュエータに作動油を供給してミニショベル１を駆動させているときは、ポンプ用電動モータ４５を高速で回転させて油圧ポンプ４２から作動油を供給し、反対に、各油圧アクチュエータが停止しているときは、ポンプ用電動モータ４５を低速で回転させることで、バッテリ５１の電力消費を抑えるように構成されている。
以上のように構成されたミニショベル１では、運転キャビン２２に搭乗した作業者が走行操作レバー２５を操作すると、その操作信号に基づいて制御コントローラ７０によりコントロールバルブ４３の作動制御がなされ、油圧ポンプ４２からの圧油を走行油圧モータ１８に供給する制御が行われる。これにより、作業者の操作に応じて、左右のクローラ式走行機構１５を駆動させてミニショベル１の走行制御を行うことができる。このとき、操作に応じてインバータ５３によりバッテリ５１からポンプ用電動モータ４５に電力を供給する制御が行われ、この電動モータ４５により油圧ポンプ４２が駆動されて、圧油がコントロールバルブ４３に供給されている。
また、作業操作レバー２６を操作すると、その操作信号に基づいて制御コントローラ７０によりコントロールバルブ４３の作動制御がなされ、油圧ポンプ４２からの圧油をスイングシリンダ３５ａ、ブームシリンダ３１ａ、アームシリンダ３２ａ、バケットシリンダ３３ａに供給する制御が行われる。これにより、作業者の操作に応じて、車両本体２０に対してパワーショベル機構３０全体を左右に水平旋回させる作動、スイング側枢結部３５に対してブーム３１を上下揺動させる作動、ブーム３１に対してアーム３２を上下揺動させる作動、およびアーム３２に対してバケット３３を上下揺動させる作動を制御して、掘削作業を行うことができる。また、油圧ポンプ４２から送られる圧油は、ブレードシリンダ１６ａ、旋回油圧モータ６５にも供給され、作業者の操作に応じてブレード１６を上下揺動させる作動、および旋回駆動装置６０による車両本体２０を水平旋回させる制御も行うことができる。このときも、操作に応じてインバータ５３によりバッテリ５１からポンプ用駆動モータ４５に電力を供給する制御が行われ、この電動モータ４５により油圧ポンプ４２が駆動されて、圧油がコントロールバルブ４３に供給されている。
次に、本発明の第１実施形態に係る旋回駆動装置６０について図１および図４を用いて詳しく説明する。旋回駆動装置６０は、走行フレーム１１に対して車体フレーム２１を水平旋回可能に支持する旋回ベアリング６１と、走行フレーム１１と旋回ベアリング６１の間に設けられるリング状部材６３と、車体フレーム２１に旋回駆動力を与える旋回油圧モータ６５および旋回電動モータ６６と有して構成される。なお、この旋回油圧モータ６５が本発明の油圧モータに該当し、旋回電動モータ６６が本発明の回生電動モータに該当する。
旋回ベアリング６１は、金属製のリング状の部材である外輪６１ａおよび内輪６１ｂからなり、内輪６１ｂが外輪６１ａに対して内挿されるとともに複数のボール（転動体）６１ｃが外輪６１ａと内輪６１ｂとの間に介装され、外輪６１ａと内輪６１ｂとが相対回転できるように構成されている。外輪６１ａは車体フレーム２１の下面に複数のボルト６７ａによって取り付けられ、内輪６１ｂはリング状部材６３を介して走行フレーム１１の上面に複数のボルト６７ｂによって取り付けられている。内輪６１ｂの内周面には第１内歯ギヤ６２が旋回ベアリング６１と同軸に位置して一体に形成されており、この第１内歯ギヤ６２が旋回油圧モータ６５からの旋回駆動力を受けるようになっている。外輪６１ａと内輪６１ｂとの間には、その構造上、リング状の微細な隙間が上下に生じるが、この隙間に水や異物が浸入することを防ぐため、上下の隙間をそれぞれ覆うリング状のシール部材６８，６８が外輪６１ａもしくは内輪６１ｂに設けられている。
リング状部材６３は、旋回ベアリング６１の内輪６１ｂとほぼ同径の金属製の部材から構成され、走行フレーム１１と内輪６１ｂの間に挟まれた状態で内輪６１ｂとともに走行フレーム１１の上面に複数のボルト６７ｂによって取り付けられている。リング状部材６３の内周面には第２内歯ギヤ６４が旋回ベアリング６１と同軸に位置して一体に形成されており、この第２内歯ギヤ６４が旋回電動モータ６６からの旋回駆動力を受けるようになっている。なお、第２内歯ギヤ６４の歯数ｉG2と内輪６１ｂに形成された第１内歯ギヤ６２の歯数ｉG1はそれぞれ任意に設定可能であり、ここでは第２内歯ギヤ６４の歯数ｉG2を第１内歯ギヤ６２の歯数ｉG1よりも多く設定している（ｉG2＞ｉG1）。
旋回油圧モータ６５は、上述したようにコントロールバルブ４３を介して油圧ポンプ４２から供給される圧油によって駆動されるように構成されており、車体フレーム２１に取り付けられている。旋回油圧モータ６５の駆動軸は、旋回ベアリング６１の内輪６１ｂ内に延びており、この駆動軸に内輪６１ｂの第１内歯ギヤ６２と噛み合う第１ピニオン６５ａが取り付けられている。旋回油圧モータ６５の駆動によって第１ピニオン６５ａが回転すると、その回転駆動力がこれと噛合する第１内歯ギヤ６２を介して車体フレーム２１に伝達される。第１ピニオン６５ａは歯数ｉP1を有し、第１ピニオン６５ａから第１内歯ギヤ６２への回転伝達を行う第１減速比ｒ1は、ｒ1＝ｉG1／ｉP1となる。
旋回電動モータ６６は、インバータ５３を介してバッテリ５１からの電力を受けて駆動されるとともに、被駆動時には発電機として機能し、その発電電力がサブ充電器５５を介してバッテリ５１に供給されてこれを充電する（図３も参照）ように構成されたモータジェネレータであり、旋回油圧モータ６５と同様に車体フレーム２１に取り付けられている。旋回電動モータ６６の駆動軸は、旋回ベアリング６１（内輪６１ｂ）内を通ってリング状部材６３内に延びており、この駆動軸にリング状部材６３の第２内歯ギヤ６４と噛み合う第２ピニオン６６ａが取り付けられている。旋回電動モータ６６の駆動によって第２ピニオン６６ａが回転すると、その回転駆動力がこれと噛合する第２内歯ギヤ６４を介して車体フレーム２１に伝達される。第２ピニオン６６ａは歯数ｉP２を有し、第２ピニオン６６ａから第２内歯ギヤ６４への回転伝達を行う第２減速比ｒ2は、ｒ2＝ｉG２／ｉP２となる。なお、第２ピニオン６６ａの歯数ｉP２は、旋回油圧モータ６５に取り付けられた第１ピニオン６５ａの歯数ｉP1よりも少ない歯数になっている。このため、第１減速比ｒ1は第２減速比ｒ2より小さい。
以上ように構成された旋回駆動装置６０では、制御コントローラ７０によってコントロールバルブ４３およびインバータ５３を制御することにより供給される作動油および電力を用いて旋回油圧モータ６５および旋回電動モータ６６を駆動して車両本体２０を水平旋回させるようになっている。この制御コントローラ７０による旋回油圧モータ６５および旋回電動モータ６６の制御について図３を併せて参照して説明する。
制御コントローラ７０は、作業操作レバー２６から車両本体２０を旋回させる旨の操作信号（以下、旋回信号と称する）が入力されると、その旋回信号に応じてコントロールバルブ４３およびインバータ５３を制御して旋回油圧モータ６５を駆動させる。すなわち、制御コントローラ７０は、旋回信号が旋回を加速させる側に増加する場合には、コントロールバルブ４３の開度を大きくするとともに、ポンプ用電動モータ４５の回転数を加速して旋回油圧モータ６５に供給される作動油の量を増加させる。また、旋回信号が旋回を減速させる側に減少する場合（例えば、旋回を停止させる場合）には、コントロールバルブ４３の開度を小さくするとともに、ポンプ用電動モータ４５の回転数を減速して旋回油圧モータ６５に供給される作動油の量を減少させる。このようにして旋回油圧モータ６５を駆動させると、第１ピニオン６５ａが回転し、第１ピニオン６５ａと第１内歯ギヤ６２の噛み合いから発生する反力が旋回油圧モータ６５を介して車両本体２０（車体フレーム２１）に伝達されるため、車両本体２０を走行装置１０（走行フレーム１１）に対して水平旋回させることができる。
ところで、旋回（旋回速度）を加速させる場合、特に、停止状態から旋回を開始するとき（旋回起動時）には、旋回油圧モータ６５にかかる負荷が大きくなる。そこで本実施形態においては、旋回油圧モータ６５にかかる負荷に応じて、旋回油圧モータ６５とともに旋回電動モータ６６を駆動して、旋回電動モータ６６が旋回油圧モータ６５による車両本体２０の水平旋回をアシストするようになっている。具体的には、制御コントローラ７０は、旋回信号の増加量が所定値より大きい（もしくは所定値と等しい）とき（例えば、旋回起動時）に、上述のように旋回油圧モータ６５を駆動させるとともに、インバータ５３を介してバッテリ５１からの電力を旋回電動モータ６６に供給して旋回電動モータ６６を駆動させる。このように旋回電動モータ６６を駆動させると、第２ピニオン６６ａが回転し、第２ピニオン６６ａと第２内歯ギヤ６４の噛み合いから発生する反力が旋回電動モータ６６を介して車両本体２０（車体フレーム２１）に伝達される。これにより旋回電動モータ６６は、旋回油圧モータ６５をアシストして車両本体２０を水平旋回させる。なおこのとき、ポンプ用電動モータ４５の回転数を加速して旋回油圧モータ６５に供給される作動油の量を増加させる一方、旋回電動モータ６６の出力トルクを減少させ、目標の旋回速度に達した時には、旋回駆動は旋回油圧モータ６５のみで駆動される。このようにポンプ用電動モータ４５の回転数を制御することで、旋回用油圧ポンプ４２でも省エネ化することができる。
制御コントローラ７０は、旋回信号の増加量が上記所定値より小さいときには、バッテリ５１からの電力を旋回電動モータ６６に供給せず、上述のように旋回油圧モータ６５のみを駆動して車両本体２０を水平旋回させる。
制御コントローラ７０は、車両本体２０の旋回作動中において、旋回信号が旋回を減速させる側に減少するとき（例えば、旋回を停止させるとき）には、バッテリ５１からの電力を旋回電動モータ６６に供給せず、上述のように旋回油圧モータ６５のみを駆動して、もしくは旋回油圧モータ６５への作動油の供給も停止して車両本体２０の水平旋回を減速させる。このとき、旋回電動モータ６６は発電機として動作する。つまり、旋回電動モータ６６では、第２ピニオン６６ａと第２内歯ギヤ６４の噛み合いによって駆動軸が回転され、この駆動軸に与えられるトルクを電気エネルギーに変換して（エネルギー回生を行って）サブ充電器５５を介してバッテリ５１を充電するとともに旋回を減速させる。
このように旋回油圧モータ６５に大きな負荷がかかる場合（例えば、旋回起動時）には、旋回油圧モータ６５とともに旋回電動モータ６６を駆動することにより、旋回電動モータ６６が旋回油圧モータ６５をアシストして車両本体２０を水平旋回させる。このため、旋回油圧モータ６５に要求される駆動馬力が下げられるので、旋回油圧モータ６５を小型化することができる。また、旋回油圧モータ６５にかかる負荷が比較的小さい場合（例えば、旋回を減速（停止）させる場合）には、旋回電動モータ６６が発電機として動作するため、車両本体２０の旋回制動中にバッテリ５１を断続的に充電することができるので、旋回駆動における消費電力を抑えることができる。
ここで、旋回油圧モータ６５の駆動によって回転する第１ピニオン６５ａは内輪６１ｂに形成された第１内歯ギヤ６２と噛み合い、旋回電動モータ６６の駆動によって回転する第２ピニオン６６ａはリング状部材６３に形成された第２内歯ギヤ６４と噛み合うようになっている。このように、第１ピニオン６５ａと第２ピニオン６６ａがそれぞれ異なるギヤと噛み合っているため、各ギヤの歯数を変えることにより第１，第２減速比ｒ1，ｒ2を自由に設定することができる。よって、旋回モータ６５，６６のトルク配分を最適化する（効率の良い回転数・圧力で旋回モータ６５，６６を作動させる）ことが可能となり、バッテリ５１の電力を有効に利用することができる。
また、本実施形態では、第２内歯ギヤ６４の歯数ｉG2を第１内歯ギヤ６２の歯数ｉG1よりも多く設定し、第２ピニオン６６ａの歯数ｉP２を第１ピニオン６５ａの歯数ｉP1よりも少なく設定して第１減速比ｒ1が第２減速比ｒ2より小さくなるように設定しているため、旋回電動モータ６６が発電機として動作するときに、第２ピニオン６６ａの回転速度を増速させることができる。よって、モータ６６の駆動軸を高速回転させることができるので、高回転域での効率の良いエネルギー回生を行ってバッテリ５１を充電することが可能となる。
以上説明した第１実施形態の変形例として、内輪６１ｂを車体フレーム２１に取り付けるとともに外輪６１ａを走行フレーム１１に取り付け、旋回油圧モータ６５および旋回電動モータ６６を走行フレーム１１に取り付けるように構成しても良い。また、旋回油圧モータの第１ピニオンをリング状部材の内歯ギヤと噛合させ、旋回電動モータの第２ピニオンを内輪の内歯ギヤと噛合させるようにしても良い。
次に、本発明の第２実施形態に係る旋回駆動装置１６０について図５を参照して説明する。この旋回駆動装置１６０においては、内輪６１ｂに一体形成された第１内歯ギヤ６２が変速ギヤ列１６３を介して旋回電動モータ６６からの旋回駆動力を受けるように構成されている。また、旋回油圧モータ６５の第１ピニオン６５ａも第１内歯ギヤ６２と噛合している。このため、第１内歯ギヤ６２が、本発明の第１および第２旋回ギヤを構成する。なお、これ以外の構成は上記実施形態と同一構成であるので、同一部分には同一番号を付してその説明を省略する。
この変速ギヤ列１６３は、第１内歯ギヤ６２と噛み合う下部ギヤ１６３ａと、第２ピニオン６６ａと噛み合う上部ギヤ１６３ｂとからなり、下部および上部ギヤ１６３ａ，１６３ｂが同一軸上に一体に結合しており、両者が一体に回転するように車体フレーム２１に軸支されて構成されている。なお、旋回油圧モータ６５の第１ピニオン６５ａを、これと同様な構成の変速ギヤ列を介して第１内歯ギヤ６２と噛合するように構成しても良い。また、本実施形態以外の他の実施形態においても、同様に、旋回油圧モータおよび旋回電動モータの第１および第２ピニオンを、変速ギヤ列を介して旋回ギヤに回転伝達するように構成しても良い。
この旋回駆動装置１６０では、上記旋回駆動装置６０と同様に、旋回油圧モータ６５に大きな負荷がかかる場合（例えば、旋回起動時）には、旋回油圧モータ６５とともに旋回電動モータ６６を駆動することにより、旋回電動モータ６６が旋回油圧モータ６５をアシストして車両本体２０を水平旋回させるため、旋回油圧モータ６５を小型化することができる。また、旋回油圧モータ６５にかかる負荷が比較的小さい場合（旋回を減速（停止）させる場合）には、旋回電動モータ６６が発電機として動作するため、車両本体２０の旋回制動中にバッテリ５１を断続的に充電することができるので、旋回駆動における消費電力を抑えることができる。
また、旋回駆動装置１６０では、第１内歯ギヤ６２が、本発明の第１および第２旋回ギヤを構成するため、両者が同一の歯数を有しているが、第２ピニオン６６ａの歯数ｉP２および第１ピニオン６５ａの歯数ｉP1を適宜設定することにより、さらに、変速ギヤ列による第２ピニオン６６ａから第１内歯ギヤ６２への回転伝達の減速比（この減速比は第２ピニオン６６ａと上部ギヤ１６３ｂとのギヤ比と、下部ギヤ１６３ａと第１内歯ギヤとのギヤ比により定まる）を設定することにより、第１および第２減速比を自由に設定することができる。よって、旋回モータ６５，６６のトルク配分を最適化する（効率の良い回転数・圧力で旋回モータ６５，６６を作動させる）ことが可能となり、バッテリ５１の電力を有効に利用することができる。本実施形態では、第２ピニオン６６ａの歯数ｉP２を第１ピニオン６５ａの歯数ｉP1よりも少なく設定し、且つ変速ギヤ列の上下部ギヤ１６３ａ，１６３ｂの歯数を適宜設定することにより、第１減速比ｒ1が第２減速比ｒ2より小さくなるように設定しており、旋回電動モータ６６が発電機として動作するときに、第２ピニオン６６ａの回転速度を増速させることができる。よって、モータ６６の駆動軸を高速回転させることができるので、高回転域での効率の良いエネルギー回生を行ってバッテリ５１を充電することが可能となる。
次に、本発明の第３実施形態に係る旋回駆動装置２６０について図６を参照して説明する。この旋回駆動装置２６０においては、車体フレーム２１と外輪６１ａの間に設けられるリング状部材２６３に一体形成された第２内歯ギヤ２６４が旋回電動モータ６６からの旋回駆動力を受けるように構成されている。さらに、旋回電動モータ６６が走行フレーム１１に取り付けられて構成されている。なお、これ以外の構成は上記実施形態と同一構成であるので、同一部分には同一番号を付してその説明を省略する。
リング状部材２６３は、旋回ベアリング６１の外輪６１ａと略同一外径であり、内輪６１ｂと略同一内径を有する金属製の部材から構成され、車体フレーム２１と外輪６１ａの間に挟まれた状態で外輪６１ａとともに車体フレーム２１の下面に複数のボルト６７ａによって取り付けられている。リング状部材２６３の内周面には第２内歯ギヤ２６４が一体に形成されており、この第２内歯ギヤ２６４が旋回電動モータ６６からの旋回駆動力を受けるようになっている。第２内歯ギヤ２６４の歯数ｉG2と内輪６１ｂに形成された第１内歯ギヤ６２の歯数ｉG1はそれぞれ任意に設定可能であり、ここでは第２内歯ギヤ２６４の歯数ｉG2を第１内歯ギヤ６２の歯数ｉG1よりも多く設定している（ｉG2＞ｉG1）
旋回電動モータ６６は、上述したようにモータジェネレータから構成されており、走行フレーム１１に取り付けられている。旋回電動モータ６６の駆動軸は、旋回ベアリング６１（内輪６１ｂ）内を通ってリング状部材２６３内に延びており、この駆動軸にリング状部材２６３に形成された第２内歯ギヤ２６４と噛み合う第２ピニオン６６ａが取り付けられている。旋回電動モータ６６の駆動によって第２ピニオン６６ａが回転すると、第２ピニオン６６ａおよび第２内歯ギヤ２６４の噛み合いにより旋回電動モータ６６からの旋回駆動力が車体フレーム２１に伝達される。これにより、車体フレーム２１を走行フレーム１１に対して水平旋回できるようになっている。
なお、旋回油圧モータ６５は、上記実施形態と同様に車体フレーム２１に取り付けられており、その駆動軸に内輪６１ｂに形成された第１内歯ギヤ６２と噛み合う第１ピニオン６５ａが取り付けられている。よって、旋回油圧モータ６５を駆動して第１ピニオン６５ａを回転させることにより、車両本体２０（車体フレーム２１）を走行装置（走行フレーム１１）に対して水平旋回できるようにもなっている。
このように構成された旋回駆動装置２６０では、上記旋回駆動装置と同様に、旋回油圧モータ６５に大きな負荷がかかる場合（例えば、旋回起動時）には、旋回油圧モータ６５とともに旋回電動モータ６６を駆動することにより、旋回電動モータ６６が旋回油圧モータ６５をアシストして車両本体２０を水平旋回させるため、旋回油圧モータ６５を小型化することができる。また、旋回油圧モータ６５にかかる負荷が比較的小さい場合（旋回を減速（停止）させる場合）には、旋回電動モータ６６が発電機として動作するため、車両本体２０の旋回制動中にバッテリ５１を断続的に充電することができるので、旋回駆動における消費電力を抑えることができる。
また、旋回駆動装置２６０では、第１内歯ギヤ６２と第２内歯ギヤ２６４の歯数および第１，第２ピニオン６５ａ，６６ａの歯数の設定を変えることにより、第１および第２減速比ｒ1，ｒ2を自由に設定することができる。よって、旋回モータ６５，６６のトルク配分を最適化する（効率の良い回転数・圧力で旋回モータ６５，６６を作動させる）ことが可能となり、バッテリ５１の電力を有効に利用することができる。
本実施形態では、第２内歯ギヤ２６４の歯数ｉG2を第１内歯ギヤ６２の歯数ｉG1よりも多く設定し、第２ピニオン６６ａの歯数ｉP２を第１ピニオン６５ａの歯数ｉP1よりも少なく設定して第１減速比ｒ1が第２減速比ｒ2より小さくなるように設定しているため、旋回電動モータ６６が発電機として動作するときに、第２ピニオン６６ａの回転速度を増速させることができる。よって、旋回電動モータ６６の駆動軸を高速回転させることができるので、高回転域での効率の良いエネルギー回生を行ってバッテリ５１を充電することが可能となる。また、旋回駆動装置２６０では、旋回電動モータ６６が走行フレーム１１に取り付けられているので、車体フレーム２１での省スペース化を実現することができる。
以上説明した第３実施形態の変形例として、内輪６１ｂを車体フレーム２１に取り付けるとともに外輪６１ａを走行フレーム１１に取り付け、旋回油圧モータ６５を走行フレーム１１に取り付け、旋回電動モータ６６を車体フレーム２１に取り付けるように構成しても良い。
次に、本発明の第４実施形態に係る旋回駆動装置３６０について図７を参照して説明する。この旋回駆動装置３６０においては、外輪６１ａの外周面に一体形成された外歯ギヤ６９が旋回電動モータ６６からの旋回駆動力を受けるように構成されている。さらに、旋回電動モータ６６が走行フレーム１１に取り付けられて構成されている。なお、これ以外の構成は上記第１実施形態と同一構成であるので、同一部分には同一番号を付してその説明を省略する。
旋回ベアリング６１は、上述したように外輪６１ａの外周面に外歯ギヤ６９が一体に形成されており、この外歯ギヤ６９が旋回電動モータ６６からの旋回駆動力を受けるようになっている。なお、外歯ギヤ６９の歯数ｉG2と内輪６１ｂに形成された第１内歯ギヤ６２の歯数ｉG1はそれぞれ任意に設定可能であり、外歯ギヤ６９の歯数ｉG2は１内歯ギヤ６２の歯数ｉG1よりも多い（ｉG2＞ｉG1）。
旋回電動モータ６６は、上述したようにモータジェネレータから構成されており、走行フレーム１１に取り付けられている。旋回電動モータ６６の駆動軸は、旋回ベアリング６１の外側を延びており、この駆動軸に外輪６１ａに形成された外歯ギヤ６９と噛み合う第２ピニオン６６ａが取り付けられている。旋回電動モータ６６の駆動によって第２ピニオン６６ａが回転すると、第２ピニオン６６ａと外歯ギヤ６９の噛み合いにより旋回電動モータ６６の旋回駆動力が車体フレーム２１に伝達される。これにより、車体フレーム２１を走行フレーム１１に対して水平旋回できるようになっている。
なお、旋回油圧モータ６５は、上記実施形態と同様に車体フレーム２１に取り付けられており、その駆動軸に内輪６１ｂに形成された第１内歯ギヤ６２と噛み合う第１ピニオン６５ａが取り付けられている。よって、旋回油圧モータ６５を駆動して第１ピニオン６５ａを回転させることにより、車体フレーム２１を走行フレーム１１に対して水平旋回できるようにもなっている。
このように構成された旋回駆動装置３６０では、上記旋回駆動装置と同様に、旋回油圧モータ６５に大きな負荷がかかる場合（例えば、旋回起動時）には、旋回油圧モータ６５とともに旋回電動モータ６６を駆動することにより、旋回電動モータ６６が旋回油圧モータ６５をアシストして車両本体２０を水平旋回させるため、旋回油圧モータ６５を小型化することができる。また、旋回油圧モータ６５にかかる負荷が比較的小さい場合（旋回を減速（停止）させる場合）には、旋回電動モータ６６が発電機として動作するため、車両本体２０の旋回制動中にバッテリ５１を断続的に充電することができるので、旋回駆動における消費電力を抑えることができる。
また、旋回駆動装置３６０では、第１内歯ギヤ６２と外歯ギヤ６９の歯数および第１，第２ピニオン６５ａ，６６ａの歯数を変えることにより、第１および第２減速比ｒ1，ｒ2を自由に設定することができる。よって、旋回モータ６５，６６のトルク配分を最適化する（効率の良い回転数・圧力で旋回モータ６５，６６を作動させる）ことが可能となり、バッテリ５１の電力を有効に利用することができる。ここでは外歯ギヤ６９の歯数ｉG2を第１内歯ギヤ６２の歯数ｉG1よりも多く設定し、第２ピニオン６６ａの歯数ｉP２を第１ピニオン６５ａの歯数ｉP1よりも少なく設定して第１減速比ｒ1が第２減速比ｒ2より小さくなるように設定しているため、旋回電動モータ６６が発電機として動作するときに、第２ピニオン６６ａの回転速度を増速させることができる。よって、旋回電動モータ６６の駆動軸を高速回転させることができるので、高回転域での効率の良いエネルギー回生を行ってバッテリ５１を充電することが可能となる。また、旋回駆動装置３６０では、旋回電動モータ６６が走行フレーム１１に取り付けられているので、車体フレーム２１での省スペース化を実現することができる。
以上説明した第４実施形態の変形例として、内輪６１ｂを車体フレーム２１に取り付けるとともに外輪６１ａを走行フレーム１１に取り付け、旋回油圧モータ６５を走行フレーム１１に取り付け、旋回電動モータ６６を車体フレーム２１に取り付けるように構成しても良い。
次に、本発明の第５実施形態に係る旋回駆動装置４６０について図８を参照して説明する。この旋回駆動装置４６０においては、旋回ベアリング６１（内輪６１ｂ）の内側にリング状部材４６３が設けられ、このリング状部材４６３の外周面に一体形成された外歯ギヤ４６９が旋回油圧モータ６５からの旋回駆動力を受けるように構成されている。さらに、内輪６１ｂに形成された第１内歯ギヤ６２が旋回電動モータ６６からの旋回駆動力を受けるように構成されている。なお、これ以外の構成は上記第１実施形態と同一構成であるので、同一部分には同一番号を付してその説明を省略する。
リング状部材４６３は、旋回ベアリング６１の内輪６１ｂよりも小径の金属製の部材から構成され、内輪６１ｂの内側において内輪６１ｂと略同心となる状態で走行フレーム１１の上面に複数のボルト４６７によって取り付けられている。リング状部材４６３の外周面には外歯ギヤ４６９が一体に形成されており、この外歯ギヤ４６９が旋回油圧モータ６５からの旋回駆動力を受けるようになっている。なお、外歯ギヤ４６９の歯数ｉG1と内輪６１ｂに形成された第１内歯ギヤ６２の歯数ｉG2はそれぞれ任意に設定可能であり、ここでは外歯ギヤ４６９の歯数ｉG1を第１内歯ギヤ６２の歯数ｉG2よりも少なく設定している（ｉG1＞ｉG2）。
旋回油圧モータ６５は、上記実施形態と同様に車体フレーム２１に取り付けられている。旋回油圧モータ６５の駆動軸は、旋回ベアリング６１（内輪６１ｂ）内に延びており、この駆動軸にリング状部材４６３に形成された外歯ギヤ４６９と噛み合う第１ピニオン６５ａが取り付けられている。旋回油圧モータ６５の駆動によって第１ピニオン６５ａが回転すると、第１ピニオン６５ａおよび外歯ギヤ４６９の噛み合いにより旋回油圧モータ６５からの旋回駆動力が車体フレーム２１に伝達される。これにより、車体フレーム２１を走行フレーム１１に対して水平旋回できるようになっている。
旋回電動モータ６６は、上記実施形態と同様に車体フレーム２１に取り付けられており、その駆動軸に内輪６１ｂに形成された第１内歯ギヤ６２と噛み合う第２ピニオン６６ａが取り付けられている。よって、旋回電動モータ６６を駆動して第２ピニオン６６ａを回転させることにより、車体フレーム２１を走行フレーム１１に対して水平旋回できるようになっている。
このように構成された旋回駆動装置４６０では、上記旋回駆動装置と同様に、旋回油圧モータ６５に大きな負荷がかかる場合（例えば、旋回起動時）には、旋回油圧モータ６５とともに旋回電動モータ６６を駆動することにより、旋回電動モータ６６が旋回油圧モータ６５をアシストして車両本体２０を水平旋回させるため、旋回油圧モータ６５を小型化することができる。また、旋回油圧モータ６５にかかる負荷が比較的小さい場合（旋回を減速（停止）させる場合）には、旋回電動モータ６６が発電機として動作するため、車両本体２０の旋回制動中にバッテリ５１を断続的に充電することができるので、旋回駆動における消費電力を抑えることができる。
また、旋回駆動装置４６０では、第１内歯ギヤ６２と外歯ギヤ４６９の歯数を変えることにより第１，第２ピニオン６５ａ，６６ａの回転速度比を自由に設定することができる。よって、旋回モータ６５，６６のトルク配分を最適化する（効率の良い回転数・圧力で旋回モータ６５，６６を作動させる）ことが可能となり、バッテリ５１の電力を有効に利用することができる。ここでは、外歯ギヤ４６９の歯数ｉG1を第１内歯ギヤ６２の歯数ｉG2よりも少なく設定し、第２ピニオン６６ａの歯数ｉP２を第１ピニオン６５ａの歯数ｉP1よりも少なく設定しているため、第２ピニオン６６ａの回転速度を増速させることができる。よって、旋回電動モータ６６が発電機として動作するときに、モータ６６の駆動軸を高速回転させることができるので、より多くのエネルギー回生を行ってバッテリ５１を充電することが可能となる。また、旋回駆動装置４６０では、内輪６１ｂ、リング状部材４６３および走行フレーム１１によって囲まれる空間内において、第１ピニオン６５ａと外歯ギヤ４６９、および、第２ピニオン６６ａと第１内歯ギヤ６２がそれぞれ噛み合うように構成できるので、この空間内にグリス（潤滑剤）を装入しておくことができる。
なお、上記実施形態において、旋回駆動装置６０，１６０，４６０では、外輪６１ａ、旋回油圧モータ６５および旋回電動モータ６６が車体フレーム２１に設けられているが、外輪６１ａ、旋回油圧モータ６５および旋回電動モータ６６が走行フレーム１１に設けられる構成としてもよい。なおこのとき、内輪６１ｂは車体フレーム２１に取り付けられて構成される。また、旋回駆動装置４６０では、リング状部材４６３も車体フレーム２１に取り付けられて構成される。
また、旋回駆動装置２６０，３６０において、旋回油圧モータ６５を走行フレーム１１に設け、旋回電動モータ６６を車体フレーム２１に設ける構成としてもよい。また、旋回駆動装置２６０において、外輪６１ａとリング状部材２６３を一体に形成して１つの部材として構成してもよい。また、旋回駆動装置３６０において、外輪６１ａを走行フレーム１１に取り付け、内輪６１ｂを車体フレーム２１に取り付ける構成としてもよい。なおこのとき、外歯ギヤ６９を介して旋回駆動力を与えるモータが車体フレーム２１に設けられ、第１内歯ギヤ６２を介して旋回駆動力を与えるモータが走行フレーム１１に設けられて構成される。
また、上記実施形態では、旋回油圧モータ６５にかかる負荷を旋回信号の増加量によって判定する構成であるが、例えば、油圧ポンプ４２の吐出油圧やポンプ用電動モータ４５４に印加される電圧によって、旋回油圧モータ６５にかかる負荷を判定する構成としてもよい。また、上記実施形態において、旋回ベアリングは、ボールベアリング式によって構成されているが、これに代えてローラベアリング式等によって構成してもよい。また、各旋回モータ６５，６６は、変速機構を備える構造のモータによって構成してもよい。
また、上記実施形態において、走行油圧モータ１８による走行から減速走行を行うときに回転されて減速エネルギーを回生して発電する回生発電機を走行油圧モータ１８に設けて構成してもよい。同様に、旋回減速作動時に回転駆動されて旋回を減速させるエネルギーを回生して発電する回生発電機を旋回油圧モータ６１に設けて構成してもよい。さらに、コントロールバルブ４２から作動油タンクに戻る作動油の流れを受けて発電を行う回生発電機を設けてもよい。
１ 油圧ショベル（建設機械） １０ 走行装置（走行体）
２０ 車両本体（旋回体）
６０、１６０、２６０、３６０，４６０ 旋回駆動装置
６１ 旋回ベアリング ６１ａ 外輪
６１ｂ 内輪 ６２ 第１内歯ギヤ
６３，２６３，４６３ リング状部材
６４，２６４ 第２内歯ギヤ
６５ 旋回油圧モータ ６５ａ 第１ピニオン
６６ 旋回電動モータ ６６ａ 第２ピニオン
６９，４６９ 外歯ギヤ １６３ 変速ギヤ列
１６３ａ 下部ギヤ １６３ｂ 上部ギヤ
上記構成の本発明に係る旋回駆動装置において、好ましくは、前記旋回ベアリングが前記走行体および前記旋回体のいずれか一方に取り付けられる外輪と、前記外輪の内径側に転動体を介して相対回転自在に設けられて前記走行体および前記旋回体の他方に取り付けられる内輪とを有して構成され、前記第１旋回ギヤ部材が前記内輪に一体結合して設けられた第１ギヤを有して構成され、前記第２旋回ギヤ部材が前記内輪に一体結合して設けられるとともに前記第１ギヤと歯数の異なる第２ギヤを有して構成され、前記油圧モータは前記外輪が設けられる側に設けられ、前記第１ピニオンギヤが前記第１ギヤと噛合し、前記回生電動モータは前記外輪が設けられる側に設けられ、前記第２ピニオンギヤが前記第２ギヤと噛合するように構成される。
上記構成の本発明に係る旋回駆動装置において、好ましくは、前記旋回ベアリングが前記走行体および前記旋回体のいずれか一方に取り付けられる外輪と、前記外輪の内径側に転動体を介して相対回転自在に設けられて前記走行体および前記旋回体の他方に取り付けられる内輪とを有して構成され、前記第１旋回ギヤ部材が前記内輪に一体結合して設けられた第１ギヤを有して構成され、前記第２旋回ギヤ部材が前記外輪に一体結合して設けられるとともに前記第１ギヤと歯数の異なる第２ギヤを有して構成され、前記油圧モータは前記外輪が設けられる側に設けられ、前記第１ピニオンギヤが前記第１ギヤと噛合し、前記回生電動モータは前記内輪が設けられる側に設けられ、前記第２ピニオンギヤが前記第２ギヤと噛合するよう構成される。
上記構成の本発明に係る旋回駆動装置において、好ましくは、前記旋回ベアリングが前記走行体および前記旋回体のいずれか一方に取り付けられる外輪と、前記外輪の内径側に転動体を介して相対回転自在に設けられて前記走行体および前記旋回体の他方に取り付けられる内輪とを有して構成され、前記第１旋回ギヤ部材が前記外輪に一体結合して設けられた第１ギヤを有して構成され、前記第２旋回ギヤ部材が前記内輪に一体結合して設けられるとともに前記第１ギヤと歯数の異なる第２ギヤを有して構成され、前記油圧モータは前記内輪が設けられる側に設けられ、前記第１ピニオンギヤが前記第１ギヤと噛合し、前記回生電動モータは前記外輪が設けられる側に設けられ、前記第２ピニオンギヤが前記第２ギヤと噛合するように構成される。
上記構成の本発明に係る旋回駆動装置において、好ましくは、前記旋回ベアリングが前記走行体および前記旋回体のいずれか一方に取り付けられる外輪と、前記外輪の内径側に転動体を介して相対回転自在に設けられて前記走行体および前記旋回体の他方に取り付けられる内輪とを有して構成され、前記第１旋回ギヤ部材が前記外輪に一体結合して設けられた第１ギヤを有して構成され、前記第２旋回ギヤ部材が前記外輪に一体結合して設けられるとともに前記第１ギヤと歯数の異なる第２ギヤを有して構成され、前記油圧モータは前記内輪が設けられる側に設けられ、前記第１ピニオンギヤが前記第１ギヤと噛合し、前記回生電動モータは前記内輪が設けられる側に設けられ、前記第２ピニオンギヤが前記第２ギヤと噛合する。
また、上記実施形態において、走行油圧モータ１８による走行から減速走行を行うときに回転されて減速エネルギーを回生して発電する回生発電機を走行油圧モータ１８に設けて構成してもよい。同様に、旋回減速作動時に回転駆動されて旋回を減速させるエネルギーを回生して発電する回生発電機を旋回油圧モータ６５に設けて構成してもよい。さらに、コントロールバルブ４３から作動油タンクに戻る作動油の流れを受けて発電を行う回生発電機を設けてもよい。

Claims (17)

  1. 走行体の上に旋回体を旋回動自在に支持するとともに前記旋回体を旋回動させる旋回駆動装置であって、
    前記走行体に対して前記旋回体を旋回動自在に支持する旋回ベアリングと、
    前記走行体および前記旋回体のいずれか一方の側に、前記旋回ベアリングと同軸上に位置して設けられた第１旋回ギヤ部材と、
    前記前記走行体および前記旋回体における前記第１旋回ギヤ部材が設けられた側もしくは他方の側に、前記旋回ベアリングと同軸上に位置して設けられた第２旋回ギヤ部材と、
    前記第１旋回ギヤ部材のギヤ部と噛合する第１ピニオンギヤを有し、油圧力を用いて前記第１ピニオンギヤを回転駆動して前記第１旋回ギヤ部材を回転駆動可能な油圧モータと、
    前記第２旋回ギヤ部材と噛合する第２ピニオンギヤを有し、電力を用いて前記第２ピニオンギヤを回転駆動して前記第２旋回ギヤ部材を回転駆動可能であり、且つ前記第２旋回ギヤ部材の回転による前記第２ピニオンギヤの回転駆動により回生発電が可能な回生電動モータとを備え、
    前記第１ピニオンギヤにより前記第１旋回ギヤ部材へ回転伝達を行う第１減速比が、前記第２ピニオンギヤにより前記第２旋回ギヤ部材へ回転伝達を行う第２減速比と相違するように構成されたことを特徴とする旋回駆動装置。
  2. 前記第１減速比が前記第２減速比より小さいことを特徴とする請求項１に記載の旋回駆動装置。
  3. 前記第１ピニオンギヤから前記第１旋回ギヤ部材への回転伝達および前記第２ピニオンギヤから前記第２旋回ギヤ部材への回転伝達の少なくともいずれか一方が変速ギヤ列を介して行われるように構成されたことを特徴とする請求項１もしくは２に記載の旋回駆動装置。
  4. 前記旋回ベアリングが前記走行体および前記旋回体のいずれか一方に取り付けられる外輪と、前記外輪の内径側に転度体を介して相対回転自在に設けられて前記走行体および前記旋回体の他方に取り付けられる内輪とを有して構成され、
    前記第１旋回ギヤ部材が前記内輪に一体結合して設けられた第１ギヤを有して構成され、前記第２旋回部材が前記内輪に一体結合して設けられるとともに前記第１ギヤと歯数の異なる第２ギヤを有して構成され、
    前記油圧モータは前記外輪が設けられる側に設けられ、前記第１ピニオンギヤが前記第１ギヤと噛合し、
    前記回生電動モータは前記外輪が設けられる側に設けられ、前記第２ピニオンギヤが前記第２ギヤと噛合することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の旋回駆動装置。
  5. 前記第１ギヤおよび第２ギヤのいずれか一方が前記内輪の内周面に形成された内歯ギヤから構成され、前記第１ギヤおよび第２ギヤの他方が前記内輪に一体結合されたリング状部材の内周面に形成された内歯ギヤから構成されることを特徴とする請求項４に記載の旋回駆動装置。
  6. 前記第1旋回ギヤ部材および前記第２旋回ギヤ部材が同一の歯数を有して一体に形成され、前記第１ピニオンギヤおよび前記第２ピニオンギヤの歯数を相違させることにより前記第１および前記第２減速比を相違させるように構成されることを特徴とする請求項４に記載の旋回駆動装置。
  7. 前記第1旋回ギヤ部材および前記第２旋回ギヤ部材が前記内輪の内周面に形成された内歯ギヤから構成されることを特徴とする請求項６に記載の旋回駆動装置。
  8. 前記旋回ベアリングが前記走行体および前記旋回体のいずれか一方に取り付けられる外輪と、前記外輪の内径側に転度体を介して相対回転自在に設けられて前記走行体および前記旋回体の他方に取り付けられる内輪とを有して構成され、
    前記第１旋回ギヤ部材が前記内輪に一体結合して設けられた第１ギヤを有して構成され、前記第２旋回部材が前記外輪に一体結合して設けられるとともに前記第１ギヤと歯数の異なる第２ギヤを有して構成され、
    前記油圧モータは前記外輪が設けられる側に設けられ、前記第１ピニオンギヤが前記第１ギヤと噛合し、
    前記回生電動モータは前記内輪が設けられる側に設けられ、前記第２ピニオンギヤが前記第２ギヤと噛合することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の旋回駆動装置。
  9. 前記第１ギヤが前記内輪の内周面に形成された内歯ギヤから構成され、前記第２ギヤが前記外輪の外周面に形成された外歯ギヤから構成されることを特徴とする請求項８に記載の旋回駆動装置。
  10. 前記旋回ベアリングが前記走行体および前記旋回体のいずれか一方に取り付けられる外輪と、前記外輪の内径側に転度体を介して相対回転自在に設けられて前記走行体および前記旋回体の他方に取り付けられる内輪とを有して構成され、
    前記第１旋回ギヤ部材が前記外輪に一体結合して設けられた第１ギヤを有して構成され、前記第２旋回部材が前記内輪に一体結合して設けられるとともに前記第１ギヤと歯数の異なる第２ギヤを有して構成され、
    前記油圧モータは前記内輪が設けられる側に設けられ、前記第１ピニオンギヤが前記第１ギヤと噛合し、
    前記回生電動モータは前記外輪が設けられる側に設けられ、前記第２ピニオンギヤが前記第２ギヤと噛合することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の旋回駆動装置。
  11. 前記第１ギヤが前記外輪の外周面に形成された外歯ギヤから構成され、前記第２ギヤが前記内輪の内周面に形成された内歯ギヤから構成されることを特徴とする請求項１０に記載の旋回駆動装置。
  12. 前記旋回ベアリングが前記走行体および前記旋回体のいずれか一方に取り付けられる外輪と、前記外輪の内径側に転度体を介して相対回転自在に設けられて前記走行体および前記旋回体の他方に取り付けられる内輪とを有して構成され、
    前記第１旋回ギヤ部材が前記外輪に一体結合して設けられた第１ギヤを有して構成され、前記第２旋回部材が前記外輪に一体結合して設けられるとともに前記第１ギヤと歯数の異なる第２ギヤを有して構成され、
    前記油圧モータは前記内輪が設けられる側に設けられ、前記第１ピニオンギヤが前記第１ギヤと噛合し、
    前記回生電動モータは前記内輪が設けられる側に設けられ、前記第２ピニオンギヤが前記第２ギヤと噛合することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の旋回駆動装置。
  13. 前記第１ギヤおよび第２ギヤのいずれか一方が前記外輪の外周面に形成された外歯ギヤから構成され、前記第１ギヤおよび第２ギヤの他方が前記外輪に一体結合されたリング状部材の外周面に形成された外歯ギヤから構成されることを特徴とする請求項１２に記載の旋回駆動装置。
  14. 前記第1旋回ギヤ部材および前記第２旋回ギヤ部材が同一の歯数を有して一体に形成され、前記第１ピニオンギヤおよび前記第２ピニオンギヤの歯数を相違させることにより前記第１および前記第２減速比を相違させるように構成されることを特徴とする請求項１２に記載の旋回駆動装置。
  15. 前記第1旋回ギヤ部材および前記第２旋回ギヤ部材が前記外輪の外周面に形成された外歯ギヤから構成されることを特徴とする請求項１４に記載の旋回駆動装置。
  16. 前記旋回油圧モータに供給される作動油および前記旋回電動モータに供給される電力を制御して、前記旋回油圧モータおよび前記旋回電動モータの駆動制御を行う制御コントローラを備え、
    前記制御コントローラは、前記旋回油圧モータにかかる負荷に応じて、前記旋回油圧モータとともに前記旋回電動モータを駆動することを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の旋回駆動装置。
  17. 前記制御コントローラは、前記旋回油圧モータとともに前記旋回電動モータを駆動して旋回を加速させるとき、前記旋回油圧モータに供給される作動油を増加させる一方、前記旋回電動モータに供給される電力を減少させる制御を行い、所定の旋回速度に達すると前記旋回電動モータへの電力供給を停止して前記旋回油圧モータのみを駆動することを特徴とする請求項１６に記載の旋回駆動装置。
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