WO2012132192A1

WO2012132192A1 - 建設機械の駆動装置

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Publication number: WO2012132192A1
Application number: PCT/JP2012/000821
Authority: WO
Inventors: 謙一寺内
Original assignee: コベルコ建機株式会社
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2012-02-08
Publication date: 2012-10-04

Abstract

エネルギーロス低減が可能な建設機械の駆動装置が提供される。この装置は、モータ軸１５を有するモータ１１と、その回転力を減速して被駆動部に伝達する減速ユニット１２と、を備える。減速ユニット１２は、内部に潤滑油が注入されるケーシング１４と、これに収容される遊星歯車機構２２と、減速出力軸１６とを有し、この減速出力軸１６及びモータ軸１５の中心が互いに一致しかつ互いに軸方向に並ぶように配置される。遊星歯車機構２２は、サンギヤ２４と、複数のプラネタリギヤ軸３１及びプラネタリギヤ２８と、リングギヤ３０と、各プラネタリギヤ２８を片持ち状態で支持しながらその公転を許容するように回転する円板状のスパイダ２６と、を有する。スパイダ２６は、各プラネタリギヤ２８が取付けられる複数のギヤ取付面３５ａを含むスパイダ本体３５と、プラネタリギヤ２８間に介在するようにスパイダ本体３５から突出する複数の凸部３４と、を有する。

Description

建設機械の駆動装置

　本発明は、油圧ショベル等の建設機械に設けられる駆動装置であって、駆動源としての油圧または電動のモータと、その回転力を減速して上部旋回体等の被駆動部に伝達する遊星歯車式の減速ユニットとを備えるものに関する。

　本発明に係る背景技術を、ショベルに設けられる旋回駆動装置を例にとって説明する。

　ショベルは、一般に、クローラ式の下部走行体と、その上に地面に対して鉛直となる軸のまわりに旋回自在に搭載される上部旋回体と、この上部旋回体に取付けられる作業アタッチメントと、前記上部旋回体を旋回させる旋回駆動装置とを備える。

　前記旋回駆動装置は、例えば特許文献１に記載されるように、駆動源としての油圧または電動のモータと、このモータの回転力を減速して被駆動部である上部旋回体に伝達する減速ユニットとを備える。前記モータ及び前記減速ユニットはそれぞれ中心軸であるモータ軸及び減速出力軸を有し、これらのモータ軸及び減速出力軸が互いに一致するように装置軸方向に並び、かつ、前記モータが前記減速ユニットの上に位置する縦置き姿勢でアッパーフレームに取付けられる。

　前記減速ユニットは、出力軸と歯車減速機構とを有し、当該歯車減速機構は、例えば、サンギヤと、複数のプラネタリギヤと、リングギヤとを含む。この減速ユニットの出力は、前記出力軸に設けられたピニオンと、前記下部走行体のロワフレームに設けられて前記ピニオンと噛み合う旋回ギヤと、を介して上部旋回体に伝えられる。また、前記減速ユニットのケーシング内には潤滑油が注入され、この潤滑油は前記遊星歯車機構を含む歯車機構の潤滑と冷却とに寄与する。

　図１２は、従来の旋回駆動装置における減速ユニットの遊星歯車機構の例を模式的に示したものである。この遊星歯車機構は、図示しないモータの出力軸であるモータ軸５に固定されるサンギヤ１と、その周りに配置される複数（図例では三つ）のプラネタリギヤ２…と、ケーシング内周に形成されたリングギヤ４と、各プラネタリギヤ２を支持する板状のスパイダ（キャリアともいう。分かり易くするために斜線を付している）６と、を有し、スパイダ６は前記各プラネタリギヤ軸３…の一方の端部のみを保持するようにして各プラネタリギヤ２を片持ち状態で支持する。前記プラネタリギヤ２…は、前記サンギヤ１と噛み合いながら前記プラネタリギヤ軸３…を中心に自転し、かつ、前記リングギヤ４と噛み合いながら前記サンギヤ軸５回りに公転することで、減速作用をなす。すなわち、プラネタリギヤ２…の公転とともにスパイダ６が回転し、このスパイダ６の回転が次段の遊星歯車機構または減速ユニットの出力軸に伝達される。

　この減速ユニットでは、前記のようにケーシング内に注入された潤滑油が、二点鎖線で示すようにプラネタリギヤ２同士の間に挟まれた空間に溜まり、公転するプラネタリギヤ２…に対して攪拌抵抗を与えるという問題点がある。すなわち、前記各プラネタリギヤ２は、前記のように溜まった潤滑油を掻き分けながら公転しなければならず、この掻き分けによる攪拌抵抗を受ける。とくに、モータと減速ユニットが上下に並ぶ縦型の駆動装置では、遊星歯車機構が常に潤滑油中に没しているため、前記攪拌抵抗が大きい。

　前記攪拌抵抗は、エネルギーロスにつながる。また、高速回転する遊星歯車機構、とくに高速段（とりわけ一段目）の遊星歯車機構ほど当該エネルギーロスが大きくなり、これが解決すべき課題となっていた。

　前記スパイダ６は、各プラネタリギヤ軸３の一方の端部のみを片持ち状態で保持するものであるが、各プラネタリギヤの両端を支持するように上下一対のスパイダを備えるものでは、上下のスパイダ同士を連結する柱がプラネタリギヤ２同士の間に位置する分だけ当該プラネタリギヤ２が押しのけるべき潤滑油量が少なくなるため、前記のように単一のスパイダ６が各プラネタリギヤ軸３を片持ち状態で支持する場合に比べて攪拌抵抗は小さい。しかし、各プラネタリギヤ軸の両端を支持する上下のスパイダを有する減速ユニットでは、前記のようにプラネタリギヤ軸３を片持ち状態で支持するスパイダ６のみを備えるものに比べて回転部分の重量が格段に大きく、回転慣性モーメント及び加減速の負荷が増える等の不利点がある。従って、攪拌抵抗を小さくするために両端支持用の上下一対のスパイダを備えることはエネルギーロスの有効な低減につながらない。

特開２００７－３９９９０号公報

　本発明は、エネルギーロスを有効に低減することができる建設機械の駆動装置を提供することを目的とする。本発明により提供される第１の建設機械の駆動装置は、出力軸であるモータ軸を有する、駆動源としてのモータと、このモータの回転力を減速して被駆動部に伝達する減速ユニットと、を備える。減速ユニットは、内部に潤滑油が注入されるケーシングと、このケーシングに収容される遊星歯車機構と、減速出力軸とを有し、この減速出力軸の中心と前記モータ軸の中心とが装置の軸方向から見て互いに一致する状態で互いに前記駆動装置の軸方向に並ぶように配置される。前記遊星歯車機構は、前記モータ軸の回転力が与えられるサンギヤと、複数のプラネタリギヤ軸と、それぞれが前記サンギヤの周囲に配置されて当該サンギヤと噛み合い、各プラネタリギヤ軸に固定されて当該プラネタリギヤ軸を中心に自転可能な複数のプラネタリギヤと、前記ケーシングに固定され、前記各プラネタリギヤの周囲に配置されてこれらのプラネタリギヤと噛み合うリングギヤと、前記各プラネタリギヤ軸の一方の端部のみを回転可能に保持して各プラネタリギヤを片持ち状態で支持しながらこれらのプラネタリギヤの公転を許容するように回転する円板状のスパイダと、を有し、このスパイダは、前記プラネタリギヤの公転中心軸と直交する面であってこれに前記各プラネタリギヤが取付けられる複数のギヤ取付面を含むスパイダ本体と、前記プラネタリギヤのうち互いに隣接するもの同士の間に介在するように前記スパイダ本体から前記サンギヤ側に突出する複数の凸部と、を有する。

　また、本発明に係る第２の駆動装置は、出力軸であるモータ軸を有する、駆動源としてのモータと、このモータの回転力を減速して被駆動部に伝達する減速ユニットと、を備える。減速ユニットは、内部に潤滑油が注入されるケーシングと、このケーシングに収容される遊星歯車機構と、ギヤカバーと、減速出力軸とを有し、この減速出力軸の中心と前記モータ軸の中心とが装置の軸方向から見て互いに一致する状態で互いに前記駆動装置の軸方向に並ぶように配置される。前記遊星歯車機構は、前記モータ軸の回転力が与えられるサンギヤと、複数のプラネタリギヤ軸と、それぞれが前記サンギヤの周囲に配置されて当該サンギヤと噛み合い、各プラネタリギヤ軸に固定されて当該プラネタリギヤ軸を中心に自転可能な複数のプラネタリギヤと、前記ケーシングに固定され、前記各プラネタリギヤの周囲に配置されてこれらのプラネタリギヤと噛み合うリングギヤと、前記各プラネタリギヤ軸の一方の端部のみを回転可能に保持して各プラネタリギヤを片持ち状態で支持しながらこれらのプラネタリギヤの公転を許容するように回転するスパイダと、を有する。前記ギヤカバーは、前記ケーシング内で前記遊星歯車機構のサンギヤ及びプラネタリギヤを前記スパイダと反対の側から覆う本体壁と、前記リングギヤの内側でサンギヤ、プラネタリギヤ及びスパイダを前記プラネタリギヤの公転半径方向の外側から覆うとともに、前記各プラネタリギヤが前記リングギヤと噛み合うように当該プラネタリギヤの貫通を許容する空間を形成する形状の周壁と、を有し、前記プラネタリギヤの公転中心を中心として当該公転とともに前記スパイダと一体に回転する。

本発明の第１実施形態にかかる旋回駆動装置の一部断面正面図である。図１のＩＩ－ＩＩ線断面を拡大した図である。前記第１実施形態に係るスパイダと各ギヤの分解斜視図である。前記第１実施形態に係るスパイダと各ギヤの組立斜視図である。本発明の第２実施形態にかかる旋回駆動装置の一部断面正面図である。前記第２実施形態に係るスパイダと各ギヤの分解斜視図である。前記第２実施形態に係るスパイダと各ギヤの組立斜視図である。本発明の第３実施形態にかかる旋回駆動装置の一部断面正面図である。図８の一部拡大図である。図９のＸ－Ｘ線断面図である。前記第３実施形態に係るギヤカバーの斜視図である。従来の旋回駆動装置における遊星歯車機構の例を模式的に示す平面図である。

　本発明の各実施形態を、図１～図１１を参照しながら説明する。これらの実施の形態は、いずれも、ショベルに設けられる旋回駆動装置に本発明が適用されたものであるが、本発明はこれに限定されない。本発明は、下部走行体を走行させるための駆動装置や、ウィンチの駆動装置、あるいはショベル以外の建設機械に設けられる駆動装置にも以下と同様にして適用されることが可能である。また、以下に説明される実施形態に係る駆動装置は、本発明の効果がとくに顕著に現れる縦置き型の装置であるが、本発明はモータと減速ユニットが左右に位置する横置き型の駆動装置にも適用することができる。

　まず、本発明の第１実施形態を図１～図４に基づいて説明する。この第１実施形態に係る旋回駆動装置は、図１に示すように、駆動源としての油圧または電動のモータ１１と、このモータ１１の回転力を減速して被駆動部である上部旋回体に伝達する減速ユニット１２とを備え、これらが装置の軸方向、図１では上下方向、に並ぶように配置されている。

　モータ１１は、モータハウジング１３と、出力軸であるモータ軸１５と、を有する。減速ユニット１２は、筒状のケーシング１４と、このケーシング１４内に収容される第１遊星歯車機構２２及び第２遊星歯車機構２３と、中間軸３９と、この中間軸３９と独立して回転する減速出力軸１６と、を有する。この減速ユニット１２が前記モータ１１の下方に位置し、前記モータ軸１５、前記減速出力軸１６及び前記中間軸３９の各中心が装置軸方向（この実施形態では上下方向）から見て互いに一致するような縦置き状態で、前記モータハウジング１３と前記ケーシング１４とが連結されている。詳しくは、前記モータハウジング１３の下端にフランジ１３ａが形成され、このフランジ１３ａとケーシング１４とが複数本の連結ボルト１７で連結される。

　前記減速ユニット１２の下端は、減速出力軸１６を回転自在に支持する軸受を内蔵するシャフト支持部１８を構成する。このシャフト支持部１８の下端部は環状の取付フランジ１９を形成し、この取付フランジ１９が上部旋回体のアッパーフレーム２０に取付ボルト２１によって取付けられる。

　減速ユニット１２の遊星歯車機構２２，２３は、前記ケーシング１４内で同軸上に並べて配置され、これらの遊星歯車機構２２，２３が潤滑油に没するように前記ケーシング１４内にほぼその全長範囲に亘って潤滑油が注入される。

　前記両遊星歯車機構２２，２３のうちの高速段側の第１遊星歯車機構２２は、前記モータ軸１５に固定されてこれと一体に回転するサンギヤ２４と、前記モータ軸１５と平行に配置される複数のプラネタリギヤ軸３１と、各プラネタリギヤ軸３１に固定される複数のプラネタリギヤ２８と、前記ケーシング１４の内周面上に固定されるリングギヤ３０と、前記各プラネタリギヤ２８を支持するスパイダ２６と、を有する。

　前記各プラネタリギヤ２８は、各プラネタリギヤ軸３１に固定されて当該プラネタリギヤ軸３１を中心に自転可能となるように前記サンギヤ２４の周囲に配置され、かつ、当該サンギヤ２４と噛み合いながら公転する。前記リングギヤ３０は、前記各プラネタリギヤ２８の周囲に配置され、このリングギヤ３０と前記各プラネタリギヤ２８とが噛み合っている。

　前記スパイダ２６は、中心に空間を囲む円盤状（環状）をなし、前記各プラネタリギヤ軸３１の一方の端部（図１では下端部）のみを回転可能に保持して各プラネタリギヤ２８を下側から片持ち状態で支持しながらこれらのプラネタリギヤ２８の公転を許容するように前記サンギヤ２４の回りを回転する。また、このスパイダ２６は前記モータ軸１５の下方の前記中間軸３９の周囲に配置され、この中間軸３９と一体に回転するように当該中間軸３９に固定される。

　同様に、両遊星歯車機構２２，２３のうちの低速段側の第２遊星歯車機構２３は、前記中間軸３９の外周面に形成されたサンギヤ２５と、前記サンギヤ２５と平行に配置される複数のプラネタリギヤ軸３２と、各プラネタリギヤ軸３２に固定される複数のプラネタリギヤ２９と、両遊星歯車機構２２，２３に共用される前記リングギヤ３０と、前記各プラネタリギヤ２９を支持するスパイダ２７と、を有する。前記各プラネタリギヤ２９は、各プラネタリギヤ軸３２に固定されて当該プラネタリギヤ軸３２を中心に自転可能となるように前記サンギヤ２５の周囲に配置され、かつ、当該サンギヤ２５および前記リングギヤ３０と噛み合いながら公転する。前記スパイダ２７は、円盤状に形成され、前記各プラネタリギヤ軸３２の一方の端部（図１では下端部）のみを回転可能に保持して各プラネタリギヤ２９を下側から片持ち状態で支持しながらこれらのプラネタリギヤ２９の公転を許容するように前記サンギヤ２５の回りを回転する。このスパイダ２７は、前記減速出力軸１６の上端に固定されて当該減速出力軸１６と一体に回転する。すなわち、スパイダ２７の回転はそのまま減速出力軸１６に伝えられる。

　このようにして、両遊星歯車機構２２，２３は、そのプラネタリギヤ２８，２９のプラネタリギヤ軸３１，３２まわりの自転とモータ軸１５及び中間軸３９を中心とする公転回転により、モータ軸１５の回転を減速し、その出力が、減速出力軸１６の下端に設けられたピニオン３３及びこれと噛み合う図略のリングギヤを介して被駆動部であるアッパーフレーム２０（上部旋回体）に伝達される。

　この実施形態に係る第１遊星歯車機構２２のスパイダ２６は、その特徴として、図３に示すように、円板状のスパイダ本体３５と、複数の凸部３４とを一体に有する。スパイダ本体３５は、前記プラネタリギヤ２８の公転中心軸と直交する複数のギヤ取付面３５ａを有し、これらのギヤ取付面３５ａの上にそれぞれ前記各プラネタリギヤ２８が配設される。詳しくは、各プラネタリギヤ２８が固定されたプラネタリギヤ軸３１が周方向に等間隔で配置され、前記各ギヤ取付面３５ａの略中央位置で前記スパイダ本体３５に回転可能に保持される。前記各凸部３４は、前記プラネタリギヤ２８のうち互いに隣接するもの同士の間にそれぞれ介在するように前記スパイダ本体３５から前記サンギヤ２４側（図３では上側）に突出する。

　この第１実施形態に係るスパイダ２６は、単一の母材の一部を除去する加工によって、前記スパイダ本体３５と前記各凸部３４とを一体に有する形状に形成されている。この点を図２～図４を参照しながら詳述する。なお、図１の複雑化を避けるために、スパイダ２６の部分のうち凸部３４以外の部分についての参照符は図２～図４のみに付されている。

　スパイダ２６の母材には、従来の片持ち構造におけるスパイダよりも厚肉のものが用いられ、この母材の片面を複数の特定切削領域において特定の深さ寸法だけ切削加工することにより、前記スパイダ２６が形成されている。具体的に、前記各切削領域同士の間に残された部分が凸部３４に相当し、その下側に残された円板状の部分がスパイダ本体３５に相当する。

　この実施形態に係る各凸部３４は、次の条件を満たすように形成されている。

　（Ｉ）各凸部３４が、スパイダ本体３５の外周面と一致する円弧状の外周面を有する。つまり、各凸部３４がスパイダ本体３５よりも径方向の外側にはみ出さない。

　（ＩＩ）前記スパイダ本体３５から前記各凸部３４がプラネタリギヤ軸３１の軸方向に突出する寸法が当該方向における各プラネタリギヤ２８の寸法とほぼ同等である。つまり、プラネタリギヤ２８…よりも上方に突出しない。

　（ＩＩＩ）前記各凸部３４は、一対のプラネタリギヤ対向面３４ａとサンギヤ対向面３４ｂとを有する。各プラネタリギヤ対向面３４ａは、前記プラネタリギヤ２８の回転中心軸を中心とする円弧状をなし、プラネタリギヤ２８の外周面に対して当該プラネタリギヤ２８の回転を妨げないように隙間αをおいて対向する。前記サンギヤ対向面３４ｂは、前記サンギヤ２４の回転中心軸を中心とする円弧状をなし、前記サンギヤ２４の外周面に対して当該サンギヤ２４の回転を妨げないように隙間βをおいて対向する。いいかえれば、各凸部３４は、前記ギヤ２４，２８の占有領域及び前記各隙間α，βを除く前記スパイダ本体３５上の空間をすべて塞ぐ。

　この装置によれば、互いに隣接するプラネタリギヤ２８同士の間に介在するスパイダ２６の各凸部３４が当該プラネタリギヤ２８間に溜まる溜まり油の量を減らし、これにより、稼動中にプラネタリギヤがこの溜まり油を掻き分けることによる攪拌抵抗を従来の片持ち構造の遊星歯車機構よりも小さくしてエネルギーロスを低減することができる。さらに、この実施形態に係る前記各凸部３４は、前記条件（Ｉ）（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）を満たすことにより、第１遊星歯車機構２２全体の占有スペースの増大を伴うことなく互いに隣接するプラネタリギヤ２８同士の間で大きな体積を占有することができる。これにより、各凸部３４が各プラネタリギヤ２８の攪拌抵抗を減少させる効果が顕著となる。

　しかも、前記各凸部３４は前記各プラネタリギヤ２８を片持ち状態で支持するスパイダ２６に形成されたものであるから、複数のプラネタリギヤを挟む一対のスパイダを備えてこれらのスパイダにより各プラネタリギヤ軸を両端支持するタイプものに比べ、回転慣性モーメントや加減速の負荷が著しく増加する弊害が生じない。また、前記の両端支持タイプのものと異なり、図３，４に示すように各プラネタリギヤ２８を各凸部３４同士の間の空間内に軸方向に挿入して組立てることができるため、組立のための余分な軸方向の隙間を確保することが不要であり、このことも攪拌抵抗の抑制に寄与する。

　さらに、この実施形態に係るスパイダ２６は、単一の母材の一部除去により前記スパイダ本体３５と前記各凸部３４とを一体に有する形状に形成されたものであるから、各凸部３４が遠心力等によってスパイダ本体３５からずれるおそれがない。

　また、前記スパイダ本体３５と前記各凸部３４とを一体に有するスパイダ２６は、例えば鋳型成形によっても製造されることが可能である。

　次に、本発明の第２実施形態を図５～図７を参照しながら説明する。この第２実施形態に係る駆動装置は、前記第１実施形態に係る駆動装置と比べて、スパイダの具体的な構造のみが相違するので、以下、その相違点に関する構成のみを説明する。

　この第２実施形態に係るスパイダ２６では、図６に示すように、円板状のスパイダ本体３６と、このスパイダ本体３６とは別の部材として成形された複数のブロック材３７′とを有する。各ブロック材３７′は、凸部構成部材に相当し、前記スパイダ本体３６の上面のうち各ギヤ取付面３７ａ同士の間の領域に例えば取付ねじ３８によって取付けられることにより、図７に示すように当該スパイダ本体３６からサンギヤ側に突出する凸部３７を構成する。

　この第２実施形態では、各ブロック材３７′は、スパイダ本体３６を構成する材料、例えば鉄鋼材料、よりも軽い材料、たとえばアルミニウムやアルミニウム合金、あるいはプラスチック、により形成されることができる。このことは、スパイダ２６全体の回転慣性モーメントや加減速の負荷をさらに小さくし、エネルギーロスの低減効果を高める。また、各凸部３７が軽量であることは、高速回転時に各凸部３７に作用する遠心力を低下させ、当該遠心力等による凸部３７のスパイダ本体３６からの脱落を防ぐ効果を高くする。

　この第２実施形態において、前記各ブロック材３７´はスパイダ本体３６に取付可能なものであればよく、必ずしも取付後の取り外しを要しない。従って、ねじ止め以外の取付手段が用いられてもよい。但し、ブロック材３７′がスパイダ本体３６に着脱可能に取付けられることは、凸部３７の交換や撤去が可能になる等の利点を生む。

　また、図２～図７に示すようなスパイダ２６の特徴的な構造は、例えば第２段遊星歯車機構２３のスパイダ２７にも採用されることが可能である。

　次に、本発明の第３実施形態を図８～図１１を参照しながら説明する。

　この第３実施形態に係る旋回駆動装置は、図８に示すように、駆動源としての油圧または電動のモータ１１と、このモータ１１の回転力を減速して被駆動部である上部旋回体に伝達する減速ユニット１２とを備え、これらが装置の軸方向、図８では上下方向、に並ぶように配置されている。

　モータ１１は、モータハウジング１３と、出力軸であるモータ軸１５と、を有する。減速ユニット１２は、筒状のケーシング１４と、このケーシング１４内に収容される第１遊星歯車機構２２及び第２遊星歯車機構２３と、中間軸３９と、この中間軸３９と独立して回転する減速出力軸１６と、本発明の特徴であるギヤカバー４４と、を有する。この減速ユニット１２が前記モータ１１の下方に位置し、前記モータ軸１５、前記減速出力軸１６及び前記中間軸３９の各中心が装置軸方向（この実施形態では上下方向）から見て互いに一致するような縦置き状態で、前記モータハウジング１３と前記ケーシング１４とが連結されている。詳しくは、前記モータハウジング１３の下端にフランジ１３ａが形成され、このフランジ１３ａとケーシング１４とが複数本の連結ボルト１７で連結される。

　前記スパイダ２６は、図１０に示すように、上から見てほぼ三角形の板状に形成され、このスパイダ２６の上面における三角の各頂点部分に各プラネタリギヤ軸３１が取付けられている。前記各プラネタリギヤ軸３１の一方の端部（図１では下端部）のみを回転可能に保持して各プラネタリギヤ２８を下側から片持ち状態で支持しながらこれらのプラネタリギヤ２８の公転を許容するように前記サンギヤ２４の回りを回転する。また、このスパイダ２６は前記モータ軸１５の下方の前記中間軸３９の周囲に配置され、この中間軸３９と一体に回転するように当該中間軸３９に固定される。

　同様に、両遊星歯車機構２２，２３のうちの低速段側の第２遊星歯車機構２３は、前記中間軸３９の外周面に形成されたサンギヤ２５と、前記サンギヤ２５と平行に配置される複数のプラネタリギヤ軸３２と、各プラネタリギヤ軸３２に固定される複数のプラネタリギヤ２９と、両遊星歯車機構２２，２３に共用される前記リングギヤ３０と、前記各プラネタリギヤ２９を支持するスパイダ２７と、を有する。前記各プラネタリギヤ２９は、各プラネタリギヤ軸３２に固定されて当該プラネタリギヤ軸３２を中心に自転可能となるように前記サンギヤ２５の周囲に配置され、かつ、当該サンギヤ２５および前記リングギヤ３０と噛み合いながら公転する。前記スパイダ２７は、前記スパイダ２６と同じ形状に形成され、前記各プラネタリギヤ軸３２の一方の端部（図１では下端部）のみを回転可能に保持して各プラネタリギヤ２９を下側から片持ち状態で支持しながらこれらのプラネタリギヤ２９の公転を許容するように前記サンギヤ２５の回りを回転する。このスパイダ２７は、前記減速出力軸１６の上端に固定されて当該減速出力軸１６と一体に回転する。すなわち、スパイダ２７の回転はそのまま減速出力軸１６に伝えられる。

　前記ギヤカバー４４は、最高速段である第１遊星歯車機構２２に設けられ、そのサンギヤ２４、各プラネタリギヤ２８及びスパイダ２６を覆うように配置される。このギヤカバー４４の詳細を図９～図１１に基づいて説明する。なお、図８の複雑化を避けるために、ギヤカバー４４の各部についての参照符は図９～図１１のみに付されている。

　前記ギヤカバー４４は、前記サンギヤ２４及び前記各プラネタリギヤ２８を前記スパイダ２６と反対の側（この実施の形態では上側）から覆う本体壁である円盤状部４５と、前記サンギヤ２４、前記各プラネタリギヤ２８及び前記スパイダ２６を前記プラネタリギヤ２８の公転半径方向の外側から覆う周壁である円筒状部４６とを有する。前記円盤状部４５は、前記プラネタリギヤ２８の公転中心を中心とする円形状をなし、前記円筒状部４６は前記円盤状部４５の周縁につらなる円筒状をなす。これらの形状は、前記ギヤカバー４４の回転抵抗を減らしてエネルギーロスの低減に寄与する。

　前記円盤状部４５は、その中心部に当該円盤状部４５を貫通するモータ軸穴４７を有し、このモータ軸穴４７をモータ軸１５が貫通するようにして、各プラネタリギヤ軸３１の両端部のうち前記スパイダ２６に保持される端部と反対側の自由端部にカバー取付ボルト４８によって固定されている。こうして、この実施形態に係るギヤカバー４４は、前記円盤状部４５が上壁、前記円筒状部４６が側壁となる姿勢で前記各プラネタリギヤ軸３１に取付けられ、このギヤカバー４４がモータ軸１５を中心としてプラネタリギヤ２８…及びスパイダ２６と一体に回転する。このギヤカバー４４の回転は、当該ギヤカバー４４の本体壁（この実施形態では前記円盤状部４５）が前記プラネタリギヤ軸３１のうちの少なくとも一つと連結されることにより実現が可能である。

　前記円筒状部４６は、前記各プラネタリギヤ２８が前記リングギヤ３０と噛み合うように当該プラネタリギヤ２８の貫通を許容する空間を形成する形状を有する。具体的に、この実施形態では、前記円筒状部４６のうち各プラネタリギヤ２８とリングギヤ３０との間の位置する部分に、各プラネタリギヤ２８の一部が当該円筒状部４６の外部に突出してリングギヤ３０と噛み合うことを許容する切欠４９が形成されている。

　また、この実施形態に係るギヤカバー４４には、その円盤状部４５及び円筒状部４６の全域に亘って多数の貫通孔４０が設けられる。各貫通孔４０は、両部４５，４６をその厚み方向に貫通してギヤカバー４４の内部と外部との間での潤滑油の流通を許容する出入り通路を構成する。各貫通孔４０は、図示のような小さい丸孔でもよいし、縦もしくは横、または斜めに長いスリット孔、あるいはこれらの組み合わせでもよい。また、円盤状部４５と円筒状部４６のうちのいずれか一方のみに設けられてもよい。

　この第３実施形態に係る装置では、前記ギヤカバー４４が前記サンギヤ２４、前記プラネタリギヤ２８及び前記スパイダ２６を覆うことにより当該ギヤカバー２４内にプラネタリギヤ２８間の潤滑油を閉じ込めながら当該潤滑油を前記各プラネタリギヤ２８と一体に回転させる。このことは、各プラネタリギヤ２８が当該プラネタリギヤ２８間の潤滑油を掻き分けることによる攪拌抵抗を有効に低減し、当該攪拌抵抗によるエネルギーロスの大幅な低減を可能にする。

　特に、この実施形態では、前記第１遊星歯車機構２２が潤滑油中に常時没するため攪拌抵抗が大きい縦型の旋回駆動装置に本発明が適用され、さらにその第１段遊星歯車機構２２にギヤカバー４４が設けられていることが、エネルギーロスの低減効果を顕著にする。勿論、本発明に係るギヤカバーは、最高段の遊星歯車機構以外の遊星歯車機構、例えば前記第３実施形態に係る第２遊星歯車機構２３に設けられることも可能である。

　また、前記ギヤカバー４４は、プラネタリギヤ２８を積極的に支持するためのスパイダ２６と異なり、回転中の油の抵抗と遠心力に耐えるだけの強度があればよいため、薄肉の金属板や合成樹脂材料を用いて軽量な構造に形成されることが許される。このため、一対のスパイダで各プラネタリギヤ軸の両端を支持する構造と異なり、回転慣性モーメントや加減速の負荷が著しく増加することが回避可能である。例えば、前記ギヤカバーの本体壁及び周壁が前記スパイダの肉厚よりも小さい肉厚を有することが可能であり、これにより当該ギヤカバーの軽量化が実現される。

　また、前記の両端支持タイプのものと異なり、ギヤカバー４４を取付ける前の段階で各プラネタリギヤ２８をプラネタリギヤ軸３１の自由端側から挿入して組立てることができるため、組立のための余分な軸方向の隙間を確保することが不要であり、このことも攪拌抵抗の抑制に寄与する。

　加えて、この実施形態に係るギヤカバー４４に設けられた貫通孔４０は、ギヤカバー４４の内部と外部との間での潤滑油の循環を許容することにより、潤滑油がギヤカバー内に完全に閉じ込められることによる異常な温度上昇や劣化を防止することを可能にする。

　本発明は、以上説明した各実施形態に限定されない。例えば、減速ユニット１２が単一の遊星歯車機構のみを含むもの、三段以上の遊星歯車機構を含むもの、あるいは、４以上のプラネタリギヤを有する遊星歯車機構を含むものにも、本発明を適用することが可能である。例えば、４つのプラネタリギヤを含む遊星歯車機構のスパイダは、４つの凸部を有してそれぞれの凸部が互いに隣接するプラネタリギヤ同士の間にそれぞれ介在することになる。このようないわゆる４軸式の場合、第３実施形態に係る切欠４９はギヤカバー４４における円筒状部４６の４個所に設けられればよい。あるいは、このような切欠４９ではなく、全周が円筒状部４６に囲まれた窓であってもよい。

　また、本発明では、各プラネタリギヤがスパイダの下面側に取付けられてもよい。この場合、各凸部はスパイダ本体から下方に突出すればよい。

　以上のように、本発明によれば、エネルギーロスを有効に低減することができる建設機械の駆動装置が提供される。本発明により提供される第１の建設機械の駆動装置は、出力軸であるモータ軸を有する、駆動源としてのモータと、このモータの回転力を減速して被駆動部に伝達する減速ユニットと、を備える。減速ユニットは、内部に潤滑油が注入されるケーシングと、このケーシングに収容される遊星歯車機構と、減速出力軸とを有し、この減速出力軸の中心と前記モータ軸の中心とが装置の軸方向から見て互いに一致する状態で互いに前記駆動装置の軸方向に並ぶように配置される。前記遊星歯車機構は、前記モータ軸の回転力が与えられるサンギヤと、複数のプラネタリギヤ軸と、それぞれが前記サンギヤの周囲に配置されて当該サンギヤと噛み合い、各プラネタリギヤ軸に固定されて当該プラネタリギヤ軸を中心に自転可能な複数のプラネタリギヤと、前記ケーシングに固定され、前記各プラネタリギヤの周囲に配置されてこれらのプラネタリギヤと噛み合うリングギヤと、前記各プラネタリギヤ軸の一方の端部のみを回転可能に保持して各プラネタリギヤを片持ち状態で支持しながらこれらのプラネタリギヤの公転を許容するように回転する円板状のスパイダと、を有し、このスパイダは、前記プラネタリギヤの公転中心軸と直交する面であってこれに前記各プラネタリギヤが取付けられる複数のギヤ取付面を含むスパイダ本体と、前記プラネタリギヤのうち互いに隣接するもの同士の間に介在するように前記スパイダ本体から前記サンギヤ側に突出する複数の凸部と、を有する。

　この装置によれば、互いに隣接するプラネタリギヤ同士の間に介在するスパイダの各凸部が当該プラネタリギヤ間に溜まる溜まり油の量を減らし、これにより、稼動中にプラネタリギヤがこの溜まり油を掻き分けることによる攪拌抵抗を従来の片持ち構造の遊星歯車機構よりも小さくしてエネルギーロスを低減することができる。しかも、前記各凸部は前記各プラネタリギヤを片持ち状態で支持するスパイダに形成されたものであるから、各プラネタリギヤを挟む一対のスパイダを備えてこれらのスパイダにより各プラネタリギヤ軸を両端支持するものに比べ、回転慣性モーメントや加減速の負荷が著しく増加する弊害が生じない。

　本発明では、前記各凸部が、下記の条件の少なくとも一つを満足することが好ましい。

　（ｉ）前記各凸部が前記スパイダの外周面と一致する円弧状の外周面を有する。

　（ｉｉ）前記ギヤ取付面からの前記各凸部の突出寸法が前記プラネタリギヤの軸方向寸法とほぼ同等である。

　（ｉｉｉ）前記各凸部は、前記プラネタリギヤの回転中心軸を中心とする円弧状をなし、当該プラネタリギヤの外周面に対して当該プラネタリギヤの回転を妨げないように隙間をおいて対向するプラネタリギヤ対向面と、前記サンギヤの回転中心軸を中心とする円弧状をなし、当該サンギヤの外周面に対して当該サンギヤの回転を妨げないように隙間をおいて対向するサンギヤ対向面と、を有する。

　前記各凸部は、前記条件（ｉ）（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）の少なくとも一つを満たすことにより、遊星歯車機構全体の占有スペースの増大を伴うことなく互いに隣接するプラネタリギヤ同士の間で大きな体積を占有することができる。これにより、各凸部が各プラネタリギヤの攪拌抵抗を減少させる効果が顕著となる。

　前記スパイダは、単一の母材の一部除去により前記スパイダ本体と前記各凸部とを一体に有する形状に形成されたものでもよいし、前記スパイダ本体とは別の部材として成形された複数の凸部構成部材を有してこれらの凸部構成部材が前記スパイダ本体の各ギヤ取付面同士の間の領域に取付けられることによりそれぞれ前記凸部を構成するものでもよい。前者の場合、各凸部が遠心力等によってスパイダ本体からずれるおそれがない。後者の場合、前記各凸部構成部材が前記本体構成部材の材料よりも軽い材料で成形されることにより、スパイダ全体の回転慣性モーメントや加減速の負荷がさらに小さくなり、エネルギーロスの低減効果が高くなる。また、凸部が軽量であることは、高速回転時の遠心力等による凸部のスパイダ本体からの脱落を防ぐ効果も高くなる。

　また、本発明に係る第２の駆動装置は、出力軸であるモータ軸を有する、駆動源としてのモータと、このモータの回転力を減速して被駆動部に伝達する減速ユニットと、を備える。減速ユニットは、内部に潤滑油が注入されるケーシングと、このケーシングに収容される遊星歯車機構と、ギヤカバーと、減速出力軸とを有し、この減速出力軸の中心と前記モータ軸の中心とが装置の軸方向から見て互いに一致する状態で互いに前記駆動装置の軸方向に並ぶように配置される。前記遊星歯車機構は、前記モータ軸の回転力が与えられるサンギヤと、複数のプラネタリギヤ軸と、それぞれが前記サンギヤの周囲に配置されて当該サンギヤと噛み合い、各プラネタリギヤ軸に固定されて当該プラネタリギヤ軸を中心に自転可能な複数のプラネタリギヤと、前記ケーシングに固定され、前記各プラネタリギヤの周囲に配置されてこれらのプラネタリギヤと噛み合うリングギヤと、前記各プラネタリギヤ軸の両端部のうちの一方の端部のみを回転可能に保持して各プラネタリギヤを片持ち状態で支持しながらこれらのプラネタリギヤの公転を許容するように回転するスパイダと、を有する。前記ギヤカバーは、前記ケーシング内で前記遊星歯車機構のサンギヤ及びプラネタリギヤを前記スパイダと反対の側から覆う本体壁と、前記リングギヤの内側でサンギヤ、プラネタリギヤ及びスパイダを前記プラネタリギヤの公転半径方向の外側から覆うとともに、前記各プラネタリギヤが前記リングギヤと噛み合うように当該プラネタリギヤの貫通を許容する空間を形成する形状の周壁と、を有し、前記プラネタリギヤの公転中心を中心として当該公転とともに前記スパイダと一体に回転する。

　この装置において、前記ギヤカバーは、前記サンギヤ、前記プラネタリギヤ及び前記スパイダを覆って当該ギヤカバー内にプラネタリギヤ間の潤滑油を閉じ込め、当該潤滑油をプラネタリギヤと一体に回転させる。このことは、各プラネタリギヤが当該プラネタリギヤ間の潤滑油を掻き分けることによる攪拌抵抗を有効に低減し、当該攪拌抵抗によるエネルギーロスの大幅な低減を可能にする。

　また、ギヤカバーは、プラネタリギヤを積極的に支持するためのスパイダと異なり、回転中の油の抵抗と遠心力に耐えるだけの強度があればよいため、薄肉の金属板や合成樹脂材料によって軽くすることができる。このため、一対のスパイダで各プラネタリギヤ軸の両端を支持する構造と異なり、回転慣性モーメントや加減速の負荷が著しく増加することが回避可能である。例えば、前記ギヤカバーの本体壁及び周壁が前記スパイダの肉厚よりも小さい肉厚を有することが可能であり、これにより当該ギヤカバーの軽量化が実現される。

　前記ギヤカバーの本体壁は前記プラネタリギヤの公転中心を中心とする円盤状であり、前記ギヤカバーの周壁は前記本体壁の周縁につらなる円筒状であることが、好ましい。この形状は、前記ギヤカバーの回転抵抗を減らしてエネルギーロスのさらなる低減を可能にする。

　前記ギヤカバーを前記プラネタリギヤの公転とともに回転させるには、例えば、当該ギヤカバーの本体壁が前記プラネタリギヤ軸のうちの少なくとも一つと連結されるのが、よい。

　本発明は、前記のようにプラネタリギヤの攪拌抵抗を有効に低減するものであるから、前記モータの下方に前記減速ユニットが位置するようにこれらモータと減速ユニットとが上下に並ぶ縦置き姿勢で配置され、前記減速ユニットの遊星歯車機構が前記ケーシング内の潤滑油に没する装置について、特に好適である。

　本発明に係る装置は、前記ギヤカバーが設けられた遊星歯車機構を含む複数の遊星歯車機構を具備してもよい。この場合、前記ギヤカバーが設けられる遊星歯車機構は、攪拌抵抗が最も高くなり易い最高速段であるのが、好ましい。勿論、前記ギヤカバーは最高段の遊星歯車機構以外の遊星歯車機構にも設けられることが可能である。

　前記ギヤカバーは、その内部と外部との間での潤滑油の流通を許容する複数の貫通孔を有することが望ましい。これらの貫通孔は、ギヤカバーの内部と外部との間での潤滑油の循環を許容することにより、潤滑油がギヤカバー内に完全に閉じ込められることによる異常な温度上昇や劣化を防止することを可能にする。

Claims

　建設機械の駆動装置であって、
　出力軸であるモータ軸を有する、駆動源としてのモータと、
　このモータの回転力を減速して被駆動部に伝達する減速ユニットと、を備え、
　減速ユニットは、内部に潤滑油が注入されるケーシングと、このケーシングに収容される遊星歯車機構と、減速出力軸とを有し、この減速出力軸の中心と前記モータ軸の中心とが装置の軸方向から見て互いに一致する状態で互いに前記駆動装置の軸方向に並ぶように配置され、
　前記遊星歯車機構は、前記モータ軸の回転力が与えられるサンギヤと、複数のプラネタリギヤ軸と、それぞれが前記サンギヤの周囲に配置されて当該サンギヤと噛み合い、各プラネタリギヤ軸に固定されて当該プラネタリギヤ軸を中心に自転可能な複数のプラネタリギヤと、前記ケーシングに固定され、前記各プラネタリギヤの周囲に配置されてこれらのプラネタリギヤと噛み合うリングギヤと、前記各プラネタリギヤ軸の一方の端部のみを回転可能に保持して各プラネタリギヤを片持ち状態で支持しながらこれらのプラネタリギヤの公転を許容するように回転する円板状のスパイダと、を有し、このスパイダは、前記プラネタリギヤの公転中心軸と直交する面であってこれに前記各プラネタリギヤが取付けられる複数のギヤ取付面を含むスパイダ本体と、前記プラネタリギヤのうち互いに隣接するもの同士の間に介在するように前記スパイダ本体から前記サンギヤ側に突出する複数の凸部と、を有する、建設機械の駆動装置。
　請求項１記載の建設機械の駆動装置であって、前記各凸部が前記スパイダの外周面と一致する円弧状の外周面を有する、建設機械の駆動装置。
　請求項１または２記載の建設機械の駆動装置であって、前記ギヤ取付面からの前記各凸部の突出寸法が前記プラネタリギヤの軸方向寸法とほぼ同等である、建設機械の駆動装置。
　請求項１～３のいずれかに記載の建設機械の駆動装置であって、前記各凸部は、前記プラネタリギヤの回転中心軸を中心とする円弧状をなし、当該プラネタリギヤの外周面に対して当該プラネタリギヤの回転を妨げないように隙間をおいて対向するプラネタリギヤ対向面と、前記サンギヤの回転中心軸を中心とする円弧状をなし、当該サンギヤの外周面に対して当該サンギヤの回転を妨げないように隙間をおいて対向するサンギヤ対向面と、を有する、建設機械の駆動装置。
　請求項１～４のいずれかに記載の建設機械の駆動装置であって、前記スパイダは、単一の母材の一部除去により前記スパイダ本体と前記各凸部とを一体に有する形状に形成されたものである、建設機械の駆動装置。
　請求項１～４のいずれかに記載の建設機械の駆動装置であって、前記スパイダは、前記スパイダ本体とは別の部材として成形された複数の凸部構成部材を有してこれらの凸部構成部材が前記スパイダ本体の各ギヤ取付面同士の間の領域に取付けられることによりそれぞれ前記凸部を構成する、建設機械の駆動装置。
　請求項６記載の建設機械の駆動装置であって、前記各凸部構成部材が前記本体構成部材の材料よりも軽い材料で成形される、建設機械の駆動装置。
　建設機械の駆動装置であって、
　出力軸であるモータ軸を有する、駆動源としてのモータと、
　このモータの回転力を減速して被駆動部に伝達する減速ユニットと、を備え、
　前記減速ユニットは、内部に潤滑油が注入されるケーシングと、このケーシングに収容される遊星歯車機構と、ギヤカバーと、減速出力軸とを有し、この減速出力軸の中心と前記モータ軸の中心とが装置の軸方向から見て互いに一致する状態で互いに前記駆動装置の軸方向に並ぶように配置され、
　前記遊星歯車機構は、前記モータ軸の回転力が与えられるサンギヤと、複数のプラネタリギヤ軸と、それぞれが前記サンギヤの周囲に配置されて当該サンギヤと噛み合い、各プラネタリギヤ軸に固定されて当該プラネタリギヤ軸を中心に自転可能な複数のプラネタリギヤと、前記ケーシングに固定され、前記各プラネタリギヤの周囲に配置されてこれらのプラネタリギヤと噛み合うリングギヤと、前記各プラネタリギヤ軸の両端部のうちの一方の端部のみを回転可能に保持して各プラネタリギヤを片持ち状態で支持しながらこれらのプラネタリギヤの公転を許容するように回転するスパイダと、を有し、
　前記ギヤカバーは、前記ケーシング内で前記遊星歯車機構のサンギヤ及びプラネタリギヤを前記スパイダと反対の側から覆う本体壁と、前記リングギヤの内側でサンギヤ、プラネタリギヤ及びスパイダを前記プラネタリギヤの公転半径方向の外側から覆うとともに、前記各プラネタリギヤが前記リングギヤと噛み合うように当該プラネタリギヤの貫通を許容する空間を形成する形状の周壁と、を有し、前記プラネタリギヤの公転中心を中心として当該公転とともに前記スパイダと一体に回転する、建設機械の駆動装置。
　請求項８記載の建設機械の駆動装置であって、前記ギヤカバーの本体壁及び周壁が前記スパイダの肉厚よりも小さい肉厚を有する、建設機械の駆動装置。
　請求項８または９記載の建設機械の駆動装置であって、前記ギヤカバーの本体壁は前記プラネタリギヤの公転中心を中心とする円盤状であり、前記ギヤカバーの周壁は前記本体壁の周縁につらなる円筒状である、建設機械の駆動装置。
　請求項８～１０のいずれかに記載の建設機械の駆動装置であって、前記ギヤカバーの本体壁が前記プラネタリギヤ軸のうちの少なくとも一つと連結される、建設機械の駆動装置。
　請求項８～１１のいずれかに記載の建設機械の駆動装置であって、前記モータの下方に前記減速ユニットが位置するようにこれらモータと減速ユニットとが上下に並ぶ縦置き姿勢で配置される、建設機械の駆動装置。
　請求項８～１２のいずれかに記載の建設機械の駆動装置であって、前記ギヤカバーが設けられた遊星歯車機構を含む複数の遊星歯車機構を具備し、前記ギヤカバーは少なくとも最高速段の遊星歯車機構について設けられる、建設機械の駆動装置。
　請求項８～１３のいずれかに記載の建設機械の駆動装置であって、前記ギヤカバーは、その内部と外部との間での潤滑油の流通を許容する複数の貫通孔を有する、建設機械の駆動装置。