KR101611120B1 - 건설 기계의 구동 장치 - Google Patents

Abstract

건설 기계의 구동 장치는, 구동원으로서의 모터와, 상기 모터의 회전력을 감속하고, 그 감속한 회전력을 피구동부로 전달하는 감속기와, 상기 감속기가 상기 피구동부로 전달하는 회전력에 대항하는 제동력을 발생시키는 브레이크 기구를 구비하고, 상기 감속기는 윤활유가 내부에 주입됨과 함께 상기 브레이크 기구가 내부에 설치된 케이싱을 갖고, 상기 브레이크 기구는 링 형상의 브레이크 피스톤과, 이 브레이크 피스톤의 가압력에 의해 상기 제동력을 발생시키는 브레이크판을 구비하고, 상기 브레이크 피스톤은 당해 브레이크 피스톤의 주위 방향에 있어서의 복수 개소에 설치되어 있고 윤활유를 저류할 수 있는 공간인 복수의 오일 저류부와, 상기 구동 장치의 운전 시에 상승하는 윤활유를 상기 각 오일 저류부에 도입하는 오일 입구와, 상기 각 오일 저류부에 저류된 윤활유를 배출하는 오일 출구를 갖는다.

Description

건설 기계의 구동 장치 {CONSTRUCTION MACHINE DRIVE DEVICE}

본 발명은 셔블 등의 건설 기계에 있어서, 상부 선회체 등의 피구동부를 구동하는 구동 장치에 관한 것이다.

셔블의 선회 구동 장치를 예로 들어 배경 기술을 설명한다.

셔블은 크롤러식 하부 주행체와, 지면에 대해 연직이 되는 축 주위로 선회 가능해지도록 하부 주행체 상에 탑재된 상부 선회체와, 이 상부 선회체에 설치된 작업 어태치먼트를 구비한다.

셔블의 선회 구동 장치는 상부 선회체를 선회시키는 것이다. 선회 구동 장치는 구동원으로서의 유압 모터 또는 전동 모터와, 모터의 회전력을 감속하는 기어 기구를 갖고 있고, 그 기어 기구에 의해 감속된 회전력을 피구동부로서의 상부 선회체에 전달하는 감속기를 구비한다.

모터와 감속기는 서로의 회전축이 일치하는 상태에서 선회 구동 장치의 축방향으로 나란히 설치되어 있다. 모터와 감속기는 모터가 감속기에 대해 상측에 배치되는 횡배치 자세로 어퍼 프레임에 설치된다.

감속기는 선 기어, 플래니터리 기어 및 링 기어를 구비한 일단 혹은 복수단의 유성 기어식 감속부로 이루어진다. 감속기의 출력은 상부 선회체에 전달되고, 그것에 의해 상부 선회체가 선회한다.

또한, 감속기의 케이싱 내에는 윤활유가 주입되어 있다. 이 윤활유에 의해, 각 단 감속부(유성 기어 기구)의 윤활이 행해진다. 선회 구동 장치의 운전 중에는 감속부의 작동에 수반하여 발생하는 원심력이나 펌핑 작용에 의해, 케이싱 내의 윤활유 중 외주 근처에 위치하는 부분이 케이싱의 내벽면을 따라서 밀어 올려지고, 그 결과, 케이싱 내의 윤활유의 오일면이 유발 형상으로 되거나, 혹은 케이싱 내의 윤활유가 상방향으로 비산된다. 이 현상은 윤활유의 온도가 상승하고, 그것에 수반하여 오일면이 상승하면, 보다 심해진다.

케이싱 내의 윤활유 중 외주 근처에 위치하고 있고 상승한 부분은, 내측을 향해 자중에 의해 즉시 낙하하여, 감속부로 복귀된다. 이 감속부로 복귀되어 오는 윤활유는 감속부가 작동 시에 윤활유를 교반하는 것에 대한 저항을 증대시킨다. 그 결과, 감속부의 작동 시에 발생하는 에너지 손실이 증대된다는 문제가 발생한다.

이 문제를 해결하는 기술로서, 하기 특허문헌 1, 2에 개시된 것이 공지이다.

이들 공지 기술에서는 케이싱의 외부에 탱크가 설치됨과 함께, 케이싱의 내외에 걸치도록 상부 통로와 스로틀 밸브를 구비한 하부 통로가 설치되어 있다. 이 구성에 의해, 오일면이 유발 형상이 되도록 상승하는 윤활유가 상부 통로를 경유하여 탱크로 유도되어 그 탱크에 저류되고, 그 탱크에 저류된 윤활유가 하부 통로를 경유하여 케이싱 내로 복귀되도록 되어 있다.

그런데, 상기 공지 기술에 따르면, 케이싱 내의 전체 둘레에 걸쳐서 오일면이 유발 형상으로 되도록 상승한 윤활유 중 한정된 부분밖에 가는 상부 통로를 통해 탱크로 유도되지 않으므로, 윤활유 전체가 일정 이상의 교반력으로 교반되지 않으면 윤활유가 탱크에 도달하지 않는다. 이로 인해, 저류되는 유량이 적어진다. 그 결과, 감속부가 윤활유를 교반함으로써 발생하는 에너지 손실을 저감시키는 효과가 낮아진다.

또한, 상기 공지 기술에서는, 탱크, 상부 통로 및 하부 통로가 케이싱의 외부에 설치되므로, 선회 구동 장치 전체적으로 구조가 복잡화 및 대형화된다. 그 결과, 선회 구동 장치의 제조 비용이 대폭으로 증대됨과 함께, 선회 구동 장치의 주변 레이아웃에 악영향을 미칠 우려가 있다.

또한, 상기 공지 기술에서는, 선회 구동 장치의 대형화를 억제한다는 관점에서 탱크를 대형화할 수 없고, 그 결과, 탱크의 용량을 크게 할 수 없다. 이 점으로부터도, 탱크에 저류 가능한 윤활유의 양이 적어지고, 그 결과, 상기 에너지 손실의 저감 효과가 더욱 낮아진다.

일본 특허 출원 공개 제2008-232269호 공보 일본 특허 출원 공개 제2008-232270호 공보

본 발명의 목적은 건설 기계의 구동 장치의 운전 중에 감속기 내에서 윤활유가 교반됨으로써 발생하는 에너지 손실의 저감과, 구동 장치의 구조의 간소화 및 소형화를 동시에 실현하는 것이다.

본 발명의 일 국면에 따르는 건설 기계의 구동 장치는 건설 기계의 피구동부를 구동하는 구동 장치이며, 구동원으로서의 모터와, 상기 모터의 회전력을 감속하고, 그 감속한 회전력을 피구동부로 전달하는 감속기와, 상기 감속기가 상기 피구동부로 전달하는 회전력에 대항하는 제동력을 발생시키는 브레이크 기구를 구비하고, 상기 모터와 상기 감속기는 서로의 회전축의 중심이 일치하고 또한 상기 모터가 상기 감속기의 상측에 위치하는 상태로 상하 방향에 있어서 병설되고, 상기 감속기는 윤활유가 내부에 주입됨과 함께 상기 브레이크 기구가 내부에 설치된 케이싱을 갖고, 상기 브레이크 기구는 링 형상의 브레이크 피스톤과, 이 브레이크 피스톤의 가압력에 의해 상기 제동력을 발생시키는 브레이크판을 구비하고, 상기 브레이크 피스톤은 당해 브레이크 피스톤의 주위 방향에 있어서의 복수 개소에 설치되어 있고 윤활유를 저류할 수 있는 공간인 복수의 오일 저류부와, 상기 구동 장치의 운전 시에 상승하는 윤활유를 상기 각 오일 저류부에 도입하는 오일 입구와, 상기 각 오일 저류부에 저류된 윤활유를 배출하는 오일 출구를 갖는다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 선회 구동 장치의 일부 단면 측면도이다.
도 2는 도 1의 일부를 확대하여 도시하는 도면이다.
도 3은 도 2 중 원으로 둘러싼 부분을 더욱 확대한 도면이다.
도 4는 제1 실시 형태에 관한 선회 구동 장치의 브레이크 피스톤의 수평 단면도이다.
도 5는 브레이크판의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 선회 구동 장치의 브레이크 피스톤을 도시하는 도 4의 상당도이다.

이하의 실시 형태는, 셔블의 선회 구동 장치를 대상으로 하고 있다.

단, 본 발명은 선회 구동 장치와 마찬가지로, 모터와 감속기가, 서로의 회전축의 중심이 일치하는 상태로 상하 방향에 있어서 나란히 설치되고, 또한 감속기의 케이싱 내에 윤활유가 주입되는 구성을 갖는 다른 구동 장치에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 셔블 이외의 건설 기계의 구동 장치이며 상기 구성을 갖는 구동 장치에도 마찬가지로 적용할 수 있다.

[제1 실시 형태](도 1 내지 도 4 참조)

본 발명의 제1 실시 형태에 의한 선회 구동 장치는 셔블에 있어서 피구동부로서의 상부 선회체를 구동하는 것이고, 도 1에 도시한 바와 같이, 구동원으로서의 모터(1)와, 모터(1)의 회전력을 감속하고, 그 감속한 회전력을 상부 선회체에 전달하는 감속기(2)를 구비한다.

모터(1)는 유압 모터 또는 전동 모터이다. 모터(1)는 모터 하우징(3)을 구비한다. 감속기(2)는 통 형상의 감속기 케이싱(4)을 구비한다. 이하, 감속기 케이싱(4)을 간단히 케이싱(4)이라고 한다. 모터(1)와 감속기(2)는 모터(1)가 감속기(2)의 상측에 배치되고 또한 모터(1)의 회전축[모터축(16)]의 중심과 감속기(2)의 회전축(17, 18)의 중심이 일치하는 횡배치 상태에서, 모터 하우징(3)과 케이싱(4)이 서로 볼트 결합됨으로써 결합되어 있다.

감속기(2)는 당해 감속기(2)에 의해 감속된 회전력을 출력하는 감속 출력축(5)과, 감속 출력축(5)을 지지하는 샤프트 지지부(6)를 구비한다. 샤프트 지지부(6)는 케이싱(4)의 하단부에 설치되어 있다. 샤프트 지지부(6)는 감속 출력축(5)이 회전 가능해지도록 감속 출력축(5)을 지지하는 베어링을 내부에 구비하고 있다. 샤프트 지지부(6)는 상부 선회체의 어퍼 프레임(7)에 복수의 설치 볼트(8)에 의해 설치되어 있다.

또한, 감속기(2)는 케이싱(4) 내에 설치된 제1 회전축(17) 및 제2 회전축(18)과, 케이싱(4) 내에 설치된 3단의 유성 기어식 감속부(9, 10, 11)를 구비한다. 3단의 감속부는 감속기(2)의 회전축(17, 18)의 축방향으로 나란히 배치된 제1 감속부(9), 제2 감속부(10) 및 제3 감속부(11)로 이루어진다.

케이싱(4) 내에는 이들 감속부(9 내지 11)를 윤활하기 위한 윤활유 O가 주입되어 있다.

제1 감속부(9)는 모터축(16)에 설치된 제1 선 기어 S1과, 제1 선 기어 S1의 주위에 배치된 복수의 제1 플래니터리 기어 P1과, 케이싱(4)의 내주부에 설치된 제1 링 기어 R1과, 제1 스파이더(12)를 갖는다. 또한, 제2 감속부(10)는 제1 회전축(17)에 설치된 제2 선 기어 S2와, 제2 선 기어 S2의 주위에 배치된 복수의 제2 플래니터리 기어 P2와, 케이싱(4)의 내주부에 설치된 제2 링 기어 R2와, 제2 스파이더(13)를 갖는다. 또한, 제3 감속부(11)는 제2 회전축(18)에 설치된 제3 선 기어 S3과, 제3 선 기어 S3의 주위에 배치된 복수의 제3 플래니터리 기어 P3과, 케이싱(4)의 내주부에 설치된 제3 링 기어 R3과, 제3 스파이더(14)를 갖는다.

제1 스파이더(12)는 각 제1 플래니터리 기어 P1이 회전 가능해지도록 그들 제1 플래니터리 기어 P1을 지지하는 캐리어이다. 제1 스파이더(12)는 제1 회전축(17)의 외주부에 스플라인 결합됨으로써, 제1 회전축(17)과 일체적으로 회전하는 상태로 제1 회전축(17)에 설치되어 있다. 제2 스파이더(13)는 각 제2 플래니터리 기어 P2가 회전 가능해지도록 그들 제2 플래니터리 기어 P2를 지지하는 캐리어이고, 제3 스파이더(14)는 각 제3 플래니터리 기어 P3이 회전 가능해지도록 그들 제3 플래니터리 기어 P3을 지지하는 캐리어이다.

제1 감속부(9)는, 주지와 같이 제1 플래니터리 기어 P1이 자전하면서 공전 운동을 행함으로써, 모터(1)의 회전력[모터축(16)의 회전력]을 감속한다. 또한, 제2 감속부(10)는, 주지와 같이 제2 플래니터리 기어 P2가 자전하면서 공전 운동을 행함으로써, 제1 감속부(9)에 의해 감속된 회전력을 더욱 감속한다. 또한, 제3 감속부(11)는, 주지와 같이 제3 플래니터리 기어 P3이 자전하면서 공전 운동을 행함으로써, 제2 감속부(10)에 의해 감속된 회전력을 더욱 감속한다. 제3 감속부(11)에 의해 감속된 회전력은 감속 출력축(5)에 전달되어 감속 출력축(5)이 회전한다. 감속 출력축(5)이 회전하면, 감속 출력축(5)의 하단부에 설치된 피니언(15)이 도시 생략의 선회 기어(링 기어)와 맞물리면서 회전하고, 그것에 의해, 선회 구동 장치 전체가 선회함과 함께 피구동부로서의 상부 선회체의 어퍼 프레임(7)이 선회한다.

선회 구동 장치의 운전 정지 시에는, 케이싱(4) 내의 윤활유 O의 오일면은, 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 제1 내지 제3 감속부(9 내지 11) 중 가장 고속의 회전력을 감속하는 최상단의 감속부인 제1 감속부(9)의 대략 하반부가 그 오일면의 아래로 가라앉는 레벨에 위치하여, 수평이 된다. 이 상태에서의 윤활유 O의 오일면을 정지 오일면이라고 한다.

한편, 선회 구동 장치의 운전 중에는 각 단 감속부(9 내지 11)가 작동함으로써 윤활유 O가 교반됨과 함께, 각 단 감속부(9 내지 11)의 선 기어 S1 내지 S3 및 스파이더(12 내지 14)의 회전과 각 단 감속부(9 내지 11)의 플래니터리 기어 P1 내지 P3의 공전에 의해 윤활유 O에 원심력이 가해진다. 이 윤활유 O에 가해지는 원심력에 의해, 윤활유 O의 오일면의 외주 근처의 부분이 케이싱(4)의 내벽면을 따라서 치솟고, 그 결과, 도 1 내지 도 3 중에 이점 쇄선으로 나타낸 바와 같이 오일면 전체가 유발 형상으로 된다. 또한, 이 선회 구동 장치의 운전 중에는 감속부(9 내지 11)의 펌핑 작용에 의해 윤활유 O가 상방향에서 각 방향으로 비산된다.

이하, 케이싱(4)의 내벽면을 따라서 치솟은 윤활유 및 상방향으로 비산된 윤활유를 통합하여 「상승한 윤활유」라고 하는 경우가 있다.

또한, 제1 실시 형태의 선회 구동 장치는 디스크식이고 또한 네거티브 방식의 브레이크 기구(19)를 구비하고 있다. 이 브레이크 기구(19)는 감속기(2)가 상부 선회체로 전달하는 회전력에 대항하는 제동력을 발생시키는 것이다. 브레이크 기구(19)는 감속기(2) 내[케이싱(4) 내]에 설치되어 있다.

브레이크 기구(19)는 두꺼운 링 형상의 브레이크 피스톤(21)과, 브레이크 피스톤(21)에 하향의 가압력을 부여하는 복수의 스프링(20)과, 모터(1)의 회전 시에 유압이 도입되는 압력실(22)과, 브레이크 피스톤(21)의 하방에 배치된 복수의 회전축측 브레이크판(23) 및 복수의 케이싱측 브레이크판(24)을 구비한다.

각 회전축측 브레이크판(23)은 링 형상으로 형성되어 있다. 각 회전축측 브레이크판(24)은 제1 감속부(9)의 제1 스파이더(12)의 외주부에 스플라인 결합되어 있고, 그것에 의해 제1 스파이더(12)와 일체적으로 회전 가능하고 또한 제1 스파이더(12)에 대해 상대적으로 상하 이동 가능하게 되어 있다.

한편, 케이싱측 브레이크판(24)은 케이싱(4)의 내주부에 스플라인 결합되어 있다. 이에 의해, 케이싱측 브레이크판(24)은 케이싱(4)에 대해 상대적으로 회전 불가능하고 또한 상대적으로 상하 이동 가능한 상태에서 케이싱(4)에 설치되어 있다.

브레이크 피스톤(21)은 상기 복수의 스프링(20)에 의해 하향으로 가압되어, 회전축측 브레이크판(23)과 케이싱측 브레이크판(24)을 서로 압접시키고, 그것에 의해 브레이크력(제동력)을 발생시킨다. 브레이크 피스톤(21)에는, 도 4에 도시한 바와 같이 복수의 스프링실(25)과, 복수의 오일 저류부(26)가 설치되어 있다. 각 스프링실(25)은 스프링(20)(도 2 참조)을 수용하는 공간이다. 복수의 스프링실(25)은 브레이크 피스톤(21)의 주위 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 각 스프링실(25)은 저면을 갖는 둥근 구멍으로서 형성되어 있다. 오일 저류부(26)는 브레이크 피스톤(21)의 주위 방향에 있어서 이웃하는 스프링실(25) 사이에 배치되어 있다. 각 오일 저류부(26)는 스프링실(25)과 마찬가지로, 저면을 갖는 둥근 구멍으로서 형성되어 있다. 선회 구동 장치의 운전 시에 상승하는 윤활유는 스프링실(25) 및 오일 저류부(26)에 도입되어 저류된다. 즉, 본래는 스프링(20)을 수용하기 위한 것이며, 브레이크 기구(19)의 필수 요소인 모든 스프링실(25)이, 오일 저류부의 역할도 겸하고 있다. 스프링실(25)은 본 발명의 오일 저류부의 개념에 포함된다.

브레이크 피스톤(21)은 각 스프링실(25)의 저면 및 각 오일 저류부(26)의 저면이 상기 정지 오일면의 위치보다도 상측에 위치하는 상태로 설치되어 있다. 또한, 브레이크 피스톤(21)은 케이싱(4) 내의 공간의 외주부에 케이싱(4)의 내주면을 따라서 상하 이동 가능한 상태로 설치되어 있다.

도 4에서는 스프링실(25)과 오일 저류부(26)를 구별하기 위해 스프링실(25)이 굵은 선으로 나타나 있다.

브레이크 피스톤(21)의 상방에는, 도 2에 도시한 바와 같이 각 스프링(20)의 상단부를 받는 스프링 받침(27)이 설치되어 있다. 이 스프링 받침(27)에 의해, 각 스프링실(25)의 상단부의 개구 및 각 오일 저류부(26)의 상단부의 개구가 폐색된다.

스프링실(25)과 오일 저류부(26)는 직경, 깊이 및 저면의 높이 위치가 완전히 동일한 동일 형상의 둥근 구멍으로 형성하는 것이 가공상에서는 바람직하지만, 직경 또는 깊이가 다른 둥근 구멍으로서 형성해도 된다.

브레이크 피스톤(21) 중 각 스프링실(25)의 저면 및 각 오일 저류부(26)의 저면을 구성하는 저부에는 복수의 하부 오일 입구(28)가 형성되어 있다. 하부 오일 입구(28)는 각 스프링실(25)의 바로 아래 및 각 오일 저류부(26)의 바로 아래에 각각 형성되어 있다. 각 하부 오일 입구(28)는 브레이크 피스톤(21)의 저부를 상하 방향에 있어서 관통하는 관통 구멍이고, 그 상방에 설치된 대응하는 스프링실(25) 또는 오일 저류부(26)와 연통하고 있다. 하부 오일 입구(28)는 그것이 연통하는 스프링실(25) 또는 오일 저류부(26)에 하측으로부터 윤활유를 도입하기 위한 것이다. 또한, 하부 오일 입구(28)는 그것이 연통하는 스프링실(25) 또는 오일 저류부(26)로부터 윤활유를 배출하기 위한 오일 출구를 겸하고 있다. 하부 오일 입구(28)는 오일 저류부(26)의 수평 단면적보다도 작은 수평 단면적을 갖는다. 즉, 하부 오일 입구(28)는 오일 저류부(26)의 직경보다도 작은 직경을 갖는다.

또한, 브레이크 피스톤(21)의 내주부에는 복수의 상부 오일 입구(29)가 형성되어 있다. 상부 오일 입구(29)는 브레이크 피스톤(21)의 내주부 중 브레이크 피스톤(21)의 직경 방향에 있어서의 각 스프링실(25)의 내측의 각 위치 및 각 오일 저류부(26)의 내측의 각 위치에 각각 형성되어 있다. 각 상부 오일 입구(29)는 브레이크 피스톤(21)의 내주부를 브레이크 피스톤(21)의 직경 방향으로 관통하는 관통 구멍이고, 대응하는 스프링실(25) 또는 오일 저류부(26)와 연통하고 있다. 상부 오일 입구(28)는 그것이 연통하는 스프링실(25) 또는 오일 저류부(26)에 측방으로부터 윤활유를 도입하기 위한 것이다.

또한, 브레이크 피스톤(21)의 직경 방향 내측에는 제1 단 감속부(9)의 제1 링 기어 R1이 배치되어 있다. 제1 링 기어 R1에는 복수의 연통 구멍(30)이 형성되어 있다. 연통 구멍(30)은 제1 링 기어 R1에 있어서, 각 상부 오일 입구(29)에 대응하는 각 위치, 즉 브레이크 피스톤(21)의 직경 방향에 있어서의 각 상부 오일 입구(29)의 내측의 각 위치에 각각 배치되어 있다. 연통 구멍(30)은 대응하는 상부 오일 입구(29)와 연통하고 있고, 후술하는 바와 같이 윤활유를 상부 오일 입구(29)로 유도한다.

선회 구동 장치의 운전 정지 시에는, 압력실(22)에 도입되는 유압이 개방되면, 각 스프링(20)의 탄발력에 의해, 브레이크 피스톤(21)이 이웃하는 회전축측 브레이크판(23)과 케이싱측 브레이크판(24)을 서로 압접시켜 브레이크력을 발생시킨다. 이 발생한 브레이크력에 의해, 제1 회전축(17), 나아가서는 제2 회전축(18) 및 감속 출력축(5)의 회전이 제동되어, 그들 축(17, 18, 5)이 회전 불가능해진다. 한편, 선회 구동 장치의 운전 시에는, 압력실(22)에 유압이 도입됨으로써 브레이크 피스톤(21)이 상승하고, 그 결과, 이웃하는 회전축측 브레이크판(23)과 케이싱측 브레이크판(24)의 압접이 해제되어 브레이크력이 발생하지 않게 된다. 이에 의해, 제1 회전축(17), 제2 회전축(18) 및 감속 출력축(5)의 제동이 해제된다.

도 5에 도시한 바와 같이, 회전축측 브레이크판(23)에는 복수의 오목 홈(31)이 형성되어 있다. 복수의 오목 홈(31)은 회전축측 브레이크판(23)의 상면에 형성되어 있고, 회전축측 브레이크판(23)의 주위 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 복수의 오목 홈(31)은 회전축측 브레이크판(23)의 중심에 대해 방사상으로 연장되어 있다. 이 오목 홈(31)이 회전축측 브레이크판(23)에 형성되어 있음으로써, 회전축측 브레이크판(23)이 회전하면, 윤활유가 브레이크 피스톤(21)을 향해 밀어 올려지도록 되어 있다.

또한, 각 오목 홈(31)은 일정 폭으로 직선 형상으로 형성되어 있어도 되고, 도시와 같이 회전축측 브레이크판(23)의 외주부측을 향함에 따라서 끝이 넓어지는 형상으로 형성되어 있어도 된다.

이상의 구성에 있어서, 선회 구동 장치의 운전 중[모터(1)의 회전 중]에, 감속부(9 내지 11)의 작동에 의해 발생하는 원심력이나 펌핑 작용에 의해 윤활유의 오일면의 외주 근처의 부분이 치솟으면, 이 치솟은 윤활유는, 도 2 및 도 3 중에 실선 화살표로 나타나 있는 바와 같이 각 하부 오일 입구(28)를 통해 각 스프링실(25) 및 각 오일 저류부(26)에 도입되고, 그 각 스프링실(25) 및 각 오일 저류부(26)에 저류된다.

한편, 상방향으로 비산되는 윤활유는, 도 3 중에 파선 화살표로 나타나 있는 바와 같이 각 연통 구멍(30) 및 각 상부 오일 입구(29)를 통해 각 스프링실(25) 및 각 오일 저류부(26)에 침입하고, 그 각 스프링실(25) 및 각 오일 저류부(26)에 저류된다.

그리고, 선회 구동 장치의 운전 정지 후, 각 스프링실(25) 및 각 오일 저류부(26)에 저류된 윤활유는 각 하부 오일 입구(28)를 통해 케이싱(4)의 내측의 공간으로 서서히 복귀된다.

제1 실시 형태의 선회 구동 장치의 감속기(2)는 브레이크 피스톤(21)이라고 하는, 충분한 표면적과 체적을 가진 부재를 구비하고 있고, 이 브레이크 피스톤(21)은 케이싱(4) 내의 윤활유의 오일면 및 감속부(9 내지 11)의 근처에 배치되어 있다. 이들의 점에 착안하여, 제1 실시 형태에서는, 브레이크 피스톤(21)의 주위 방향에 있어서의 복수 개소에, 스프링실(25) 및 오일 저류부(26)와 그들에 윤활유를 도입하는 하부 오일 입구(28) 및 상부 오일 입구(29)가 형성되어 있고, 그것에 의해, 선회 구동 장치의 운전 중, 케이싱(4) 내에서 상승하는 윤활유를 하부 오일 입구(28) 및 상부 오일 입구(29)를 통해 스프링실(25) 및 오일 저류부(26)에 도입하여 효율적으로 저류할 수 있다. 그리고, 선회 구동 장치의 운전 정지 후에는, 오일 출구를 겸하는 하부 오일 입구(29)를 통해 스프링실(25) 및 오일 저류부(26)로부터 윤활유를 케이싱(4) 내의 공간으로 복귀시킬 수 있다. 이로 인해, 공지 기술과 같이 가는 통로를 통해 케이싱 외의 탱크로 윤활유를 도입하여 저류하는 경우와 비교하여, 제1 실시 형태에서는, 윤활유의 저류와 복귀가 원활하게 행해진다.

또한, 원래, 충분한 표면적과 체적을 가진 브레이크 피스톤(21)에 윤활유를 저류하는 스프링실(25) 및 오일 저류부(26)가 설치되어 있으므로, 그들 스프링실(25) 및 오일 저류부(26)의 총 용량을 충분히 크게 확보할 수 있다.

이들의 점에 의해, 감속부(9 내지 11)가 윤활유를 교반함으로써 발생하는 에너지 손실을 확실하게 저감할 수 있다.

특히, 단시간에 운전과 정지를 반복하는 선회 구동 장치에 있어서는, 스프링실(25) 및 오일 저류부(26)에 저류된 윤활유가 케이싱(4) 내의 공간으로 완전히 복귀되지 않은 상태, 즉 케이싱(4) 내의 윤활유의 오일면의 레벨이 낮은 상태로부터 감속부(9 내지 11)가 움직이기 시작하게 된다. 이로 인해, 감속부(9 내지 11)의 상기 에너지 손실의 저감 효과를 높일 수 있다.

또한, 제1 실시 형태에서는 공지 기술과 같은 여분의 외부 설비나 통로가 불필요해지므로, 구조를 간소화할 수 있음과 함께 소형화할 수 있다. 그 결과, 선회 구동 장치의 제조 비용이 대폭으로 증대되거나, 선회 구동 장치의 주변 레이아웃에 악영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.

또한, 제1 실시 형태에 따르면 다음의 (i) 내지 (V)의 효과를 얻을 수 있다.

(i) 선회 구동 장치의 운전 시에는, 오일면이 유발 형상으로 된 윤활유 중 외주 근처의 치솟은 부분이, 하부 오일 입구(28)를 통해 스프링실(25) 및 오일 저류부(26)에 도입됨과 함께, 감속부(9 내지 11)가 윤활유를 교반함으로써 상방향의 각 방향으로 비산되는 윤활유가, 상부 오일 입구(29)를 통해 스프링실(25) 및 오일 저류부(26)에 도입되므로, 상승하는 윤활유를 효율적으로 스프링실(25) 및 오일 저류부(26)에 저류할 수 있다.

(ii) 스프링실(25) 및 오일 저류부(26)가, 윤활유의 정지 오일면보다도 상측의 위치에 설치되어 있음과 함께, 브레이크 피스톤(21)의 저부 중 각 스프링실(25) 및 각 오일 저류부(26)의 하방의 각 위치에 하부 오일 입구(28)가 형성되고, 브레이크 피스톤(21)의 내주부 중 각 스프링실(25) 및 각 오일 저류부(26)에 대응하는 각 위치에 상부 오일 입구(29)가 형성되어 있으므로, 선회 구동 장치의 운전 시에 치솟은 윤활유 또는 상방향으로 비산된 윤활유만이 스프링실(25) 및 오일 저류부(26)에 도입되고, 선회 구동 장치의 운전 정지 상태에서는, 윤활유는 스프링실(25) 및 오일 저류부(26)에 침입하지 않는다. 이로 인해, 선회 구동 장치의 운전 시에 스프링실(25) 및 오일 저류부(26)의 수용 유량이 줄어들 우려가 없다.

(iii) 하부 오일 입구(28)가, 브레이크 피스톤(21)의 저부에, 스프링실(25) 및 오일 저류부(26)의 수평 단면적보다도 작은 수평 단면적을 갖는 오일 출구 겸용의 구멍으로서 형성되어 있으므로, 브레이크 피스톤(21)에 전용의 오일 출구를 하부 오일 입구(28)와는 별도로 형성하는 경우와 비교하여 브레이크 피스톤(21)의 가공이 용이해진다.

(iv) 브레이크 피스톤(21)의 필수 요소로서 원래 설치되어 있는 각 스프링실(25)이 오일 저류부로서 겸용되어 있으므로, 브레이크 피스톤(21)에 신설하는 오일 저류부(26)의 수가 적어진다. 이로 인해, 브레이크 피스톤(21)의 가공이 용이해져, 브레이크 피스톤(21)의 제조 비용을 삭감할 수 있다.

(v) 회전축측 브레이크판(23)이, 브레이크 피스톤(21)의 하방으로, 브레이크 피스톤(21)에 의해 하향으로 가압되는 상태로 설치되고, 이 브레이크판(23)의 상면에는 방사상으로 연장되는 복수의 오목 홈(31)이 브레이크판(23)의 주위 방향에 있어서의 복수 개소에 형성되어 있으므로, 당해 브레이크판(23)의 회전에 의해 윤활유가 브레이크 피스톤(21)을 향해 밀어 올려진다. 이로 인해, 오일면이 유발 형상으로 되도록 치솟는 윤활유의 외주 근처의 부분이, 스프링실(25) 및 오일 저류부(26)에, 보다 도입되기 쉽게 되어 있다.

[제2 실시 형태](도 6 참조)

이 제2 실시 형태에서는 제1 실시 형태와의 상이점만을 설명한다.

제2 실시 형태에 있어서는, 브레이크 피스톤(21)의 주위 방향의 복수 개소, 구체적으로는 이웃하는 스프링실(25) 사이의 각 개소에 배치된 오일 저류부(26)가, 브레이크 피스톤(21)의 주위 방향으로 긴 긴 구멍으로서 형성되어 있다.

브레이크 피스톤(21)에 각 오일 저류부(26)에 연통하는 하부 오일 입구(28) 및 상부 오일 입구(29)가 형성되어 있는 점은, 제1 실시 형태와 동일하다.

하부 오일 입구(28)와 상부 오일 입구(29)는 도시와 같이 하나의 오일 저류부(26)에 각각 하나씩 형성되어 있어도 되고, 복수씩 형성되어 있어도 된다.

이 제2 실시 형태에 의해서도, 제1 실시 형태와 기본적으로 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.

[다른 실시 형태]

(1) 상기 실시 형태에서는, 회전축측 브레이크판(23)이 제1 단 감속부(9)의 제1 스파이더(12)의 외주부에 스플라인 결합되어 있지만, 회전축측 브레이크판(23)은 제1 스파이더(12)의 외주부에 볼트 결합되어도 되고, 제1 스파이더(12)의 일부를 구성하도록 제1 스파이더(12)와 일체로 성형되어도 된다. 혹은, 회전축측 브레이크판(23)은 제1 스파이더(12)와는 무관계로 제1 회전축(17)에 설치되어도 된다.

(2) 상기 실시 형태에서는, 모든 스프링실(25)이 오일 저류부로서 겸용되어 있지만, 전체 스프링실(25) 중 일부의 스프링실(25)만이 오일 저류부로서 겸용되는 구성으로 되어 있어도 된다. 혹은, 모든 스프링실(25)이 오일 저류부로서 겸용되지 않는 구성으로 되어 있어도 된다.

(3) 상기 실시 형태에서는, 감속기(2)가 3단의 감속부(9 내지 11)를 구비하고 있지만, 감속기는 1단만의 감속부를 구비하고 있어도 되고, 또한 2단 혹은 4단 이상의 감속부를 구비하고 있어도 된다.

[실시 형태의 개요]

상기 실시 형태를 정리하면, 이하와 같다.

상기 실시 형태에 관한 건설 기계의 구동 장치는 건설 기계의 피구동부를 구동하는 구동 장치이며, 구동원으로서의 모터와, 상기 모터의 회전력을 감속하고, 그 감속한 회전력을 피구동부로 전달하는 감속기와, 상기 감속기가 상기 피구동부로 전달하는 회전력에 대항하는 제동력을 발생시키는 브레이크 기구를 구비하고, 상기 모터와 상기 감속기는 서로의 회전축의 중심이 일치하고 또한 상기 모터가 상기 감속기의 상측에 위치하는 상태로 상하 방향에 있어서 병설되고, 상기 감속기는 윤활유가 내부에 주입됨과 함께 상기 브레이크 기구가 내부에 설치된 케이싱을 갖고, 상기 브레이크 기구는 링 형상의 브레이크 피스톤과, 이 브레이크 피스톤의 가압력에 의해 상기 제동력을 발생시키는 브레이크판을 구비하고, 상기 브레이크 피스톤은 당해 브레이크 피스톤의 주위 방향에 있어서의 복수 개소에 설치되어 있고 윤활유를 저류할 수 있는 공간인 복수의 오일 저류부와, 상기 구동 장치의 운전 시에 상승하는 윤활유를 상기 각 오일 저류부에 도입하는 오일 입구와, 상기 각 오일 저류부에 저류된 윤활유를 배출하는 오일 출구를 갖는다.

이 건설 기계의 구동 장치에서는 감속기의 케이싱 내에 설치된 브레이크 기구가, 브레이크 피스톤이라고 하는, 충분한 표면적과 체적을 가진 부재를 구비하고 있고, 이 브레이크 피스톤은 케이싱 내의 윤활유의 오일면 및 감속부의 근처에 배치되어 있다. 이들의 점에 착안하여, 이 건설 기계의 구동 장치에서는 브레이크 피스톤의 주위 방향에 있어서의 복수 개소에, 오일 저류부와 그들에 윤활유를 도입하는 오일 입구가 형성되어 있으므로, 구동 장치의 운전 중, 케이싱 내에서 상승하는 윤활유를 오일 입구를 통해 오일 저류부에 도입하여 효율적으로 저류할 수 있다. 그리고, 구동 장치의 운전 정지 후에는, 각 오일 저류부로부터 윤활유를 오일 출구를 통해 케이싱 내의 공간으로 복귀시킬 수 있다. 이로 인해, 공지 기술과 같이 가는 통로를 통해 케이싱 외의 탱크에 윤활유를 도입하여 저류하는 경우와 비교하여, 이 건설 기계의 구동 장치에서는, 윤활유의 저류와 복귀가 원활하게 행해진다. 또한, 브레이크 피스톤이라고 하는 충분한 표면적과 체적을 가진 부재에 오일 저류부가 설치되어 있으므로, 오일 저류부의 총 용량을 충분히 크게 확보할 수 있다. 이들의 점에 의해, 감속부(유성 기어 기구)가 윤활유를 교반함으로써 발생하는 에너지 손실을 확실하게 저감할 수 있다.

특히, 단시간에 운전과 정지를 반복하는 선회 구동 장치에 있어서는, 오일 저류부에 저류된 윤활유가 케이싱 내의 공간으로 완전히 복귀되지 않은 상태, 즉 케이싱 내의 윤활유의 오일면의 레벨이 낮은 상태로부터 감속부가 움직이기 시작하게 된다. 이로 인해, 감속부의 상기 에너지 손실의 저감 효과를 높일 수 있다.

또한, 이 건설 기계의 구동 장치에서는 공지 기술과 같은 여분의 외부 설비나 통로가 불필요해지므로, 구조를 간소화할 수 있음과 함께 소형화할 수 있다. 그 결과, 구동 장치의 제조 비용이 대폭으로 증대되거나, 구동 장치의 주변 레이아웃에 악영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.

상기 건설 기계의 구동 장치에 있어서, 상기 브레이크 피스톤은 상기 케이싱 내의 공간의 외주부에 설치되고, 상기 브레이크 피스톤에는 상기 오일 입구로서, 상기 구동 장치의 운전 시에 오일면이 유발 형상이 되는 윤활유의 외주 근처의 부분을 상기 오일 저류부에 하방으로부터 도입하는 하부 오일 입구와, 상기 구동 장치의 운전 시에 비산되는 윤활유를 상기 오일 저류부에 측방으로부터 도입하는 상부 오일 입구가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이 구성에 따르면, 구동 장치의 운전 시에는, 오일면이 유발 형상으로 된 윤활유 중 외주 근처의 치솟은 부분이 하부 오일 입구를 통해 오일 저류부에 도입됨과 함께, 감속부가 윤활유를 교반함으로써 상방향의 각 방향으로 비산되는 윤활유가 상부 오일 입구를 통해 오일 저류부에 도입되므로, 상승하는 윤활유를 효율적으로 오일 저류부에 저류할 수 있다.

이 경우, 상기 오일 저류부는 상기 구동 장치의 운전 정지 상태에서의 윤활유의 오일면인 정지 오일면의 위치보다도 상측의 위치에 설치되고, 상기 하부 오일 입구는 상기 브레이크 피스톤의 저부 중 상기 오일 저류부의 하방의 위치에 형성되고, 상기 상부 오일 입구는 상기 브레이크 피스톤의 내주부 중 상기 브레이크 피스톤의 직경 방향에 있어서의 상기 오일 저류부의 내측의 위치에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이 구성에 따르면, 윤활유는 구동 장치의 운전 시에 치솟은 윤활유 또는 상방향으로 비산된 윤활유만이 오일 저류부에 도입되고, 구동 장치의 운전 정지 상태에서는, 윤활유는 오일 저류부에 침입하지 않는다. 이로 인해, 구동 장치의 운전 시에 오일 저류부의 수용 유량이 없어질 우려가 없다.

또한, 이 경우에 있어서, 상기 하부 오일 입구는 상기 오일 저류부의 수평 단면적보다도 작은 수평 단면적을 갖는 오일 출구 겸용의 구멍으로서 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이 구성에서는 하부 오일 입구가, 구동 장치의 운전 정지 후에 오일 저류부로부터 오일을 배출하기 위한 오일 출구를 겸하므로, 브레이크 피스톤에 전용의 오일 출구를 하부 오일 입구와는 별도로 형성하는 경우와 비교하여 브레이크 피스톤의 가공이 용이해진다.

상기 건설 기계의 구동 장치에 있어서, 상기 브레이크 기구는 상기 브레이크 피스톤에 상기 가압력을 부여하기 위한 복수의 스프링을 구비하고, 상기 브레이크 피스톤에는 상기 복수의 스프링을 수용하는 복수의 스프링실이 당해 브레이크 피스톤의 주위 방향으로 간격을 두고 설치되고, 상기 복수의 스프링실의 적어도 일부는 상기 오일 저류부로서 겸용되어 있는 것이 바람직하다.

이 구성에서는, 브레이크 피스톤의 필수 요소로서 원래 설치되어 있는 복수의 스프링실의 적어도 일부가 오일 저류부로서 겸용되어 있으므로, 브레이크 피스톤에 신설하는 오일 저류부의 수가 적어진다. 이로 인해, 브레이크 피스톤의 가공이 용이해져, 브레이크 피스톤의 제조 비용을 삭감할 수 있다.

상기 건설 기계의 구동 장치에 있어서, 상기 브레이크판은 상기 브레이크 피스톤의 하방에 상기 브레이크 피스톤에 의해 하향으로 가압되는 상태로 설치된 링 형상의 부재이고, 상기 브레이크판의 주위 방향에 있어서의 복수 개소의 상면에는 당해 브레이크판의 중심에 대해 방사상으로 연장되는 오목 홈이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이 구성에 따르면, 오목 홈이 형성된 브레이크판의 회전에 의해 윤활유가 브레이크 피스톤을 향해 밀어 올려진다. 이로 인해, 오일면이 유발 형상이 되도록 치솟는 윤활유의 외주 근처의 부분이, 오일 저류부에 보다 도입되기 쉬워진다.

이상 설명한 바와 같이, 상기 실시 형태에 따르면, 구동 장치의 운전 중, 상승하는 윤활유를 효율적이고 또한 충분한 양으로 저류하여, 감속기에서 윤활유가 교반됨으로써 발생하는 에너지 손실을 확실히 저감할 수 있고, 또한 구동 장치의 외부에 여분의 설비를 설치하지 않아도 되므로 구동 장치의 구조의 간소화 및 소형화를 실현할 수 있다.

Claims (6)

1. 건설 기계의 피구동부를 구동하는 구동 장치이며,
   구동원으로서의 모터와,
   상기 모터의 회전력을 감속하고, 그 감속한 회전력을 피구동부로 전달하는 감속기와,
   상기 감속기가 상기 피구동부로 전달하는 회전력에 대항하는 제동력을 발생시키는 브레이크 기구를 구비하고,
   상기 모터와 상기 감속기는 서로의 회전축의 중심이 일치하고 또한 상기 모터가 상기 감속기의 상측에 위치하는 상태로 상하 방향에 있어서 병설되고,
   상기 감속기는 윤활유가 내부에 주입됨과 함께 상기 브레이크 기구가 내부에 설치된 케이싱을 갖고,
   상기 브레이크 기구는, 상기 케이싱 내의 공간의 외주부에 설치되는, 링 형상의 브레이크 피스톤과, 이 브레이크 피스톤의 가압력에 의해 상기 제동력을 발생시키는 브레이크판을 구비하고,
   상기 브레이크 피스톤은 당해 브레이크 피스톤의 주위 방향에 있어서의 복수 개소에 설치되어 있고 윤활유를 저류할 수 있는 공간인 복수의 오일 저류부와, 상기 구동 장치의 운전 시에 상승하는 윤활유를 상기 각 오일 저류부에 도입하는 오일 입구와, 상기 각 오일 저류부에 저류된 윤활유를 배출하는 오일 출구를 갖고,
   상기 브레이크 피스톤에는 상기 오일 입구로서, 상기 구동 장치의 운전 시에 오일면이 유발 형상이 되는 윤활유의 외주 근처의 부분을 상기 오일 저류부에 하방으로부터 도입하는 하부 오일 입구와, 상기 구동 장치의 운전 시에 비산되는 윤활유를 상기 오일 저류부에 측방으로부터 도입하는 상부 오일 입구가 형성되어 있는, 건설 기계의 구동 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 오일 저류부는 상기 구동 장치의 운전 정지 상태에서의 윤활유의 오일면인 정지 오일면의 위치보다도 상측의 위치에 설치되고,
   상기 하부 오일 입구는 상기 브레이크 피스톤의 저부 중 상기 오일 저류부의 하방의 위치에 형성되고, 상기 상부 오일 입구는 상기 브레이크 피스톤의 내주부 중 상기 브레이크 피스톤의 직경 방향에 있어서의 상기 오일 저류부의 내측의 위치에 형성되어 있는, 건설 기계의 구동 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 하부 오일 입구는 상기 오일 저류부의 수평 단면적보다도 작은 수평 단면적을 갖는 오일 출구 겸용의 구멍으로서 형성되어 있는, 건설 기계의 구동 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 브레이크판은 상기 브레이크 피스톤의 하방에 상기 브레이크 피스톤에 의해 하향으로 가압되는 상태로 설치된 링 형상의 부재이고,
   상기 브레이크판의 주위 방향에 있어서의 복수 개소의 상면에는 당해 브레이크판의 중심에 대해 방사상으로 연장되는 오목 홈이 형성되어 있는, 건설 기계의 구동 장치.
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