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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hybrid-Baumaschine, in der eine Antriebsmaschine, eine Hydraulikpumpe und ein Generatormotor eingebaut sind.
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Beschreibung des Strandes der Technik
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In den letzten Jahren wurden sogenannte Hybrid-Baumaschinen entwickelt, bei denen ein Generatormotor zwischen Antriebsmaschine und Hydraulikpumpe geschaltet ist.
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Der in einer Hybrid-Baumaschine eingebaute Generatormotor ist mit der Ausgangswelle der Antriebsmaschine und mit der Eingangswelle der Hydraulikpumpe verbunden und erzeugt aus der Antriebskraft der Antriebsmaschine Energie. Die durch den Generatormotor erzeugte elektrische Energie wird in einem Kondensator oder in einer anderen derartigen elektrischen Speichervorrichtung gespeichert, und wenn die Baumaschine beispielsweise eine hohe Leistung der Antriebsmaschine erfordert, wird der Generatormotor durch die gespeicherte elektrische Energie angetrieben und erhöht die Leistung der Antriebsmaschine.
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Patentliteratur 1 zum Beispiel beschreibt eine Generatormotorkonfiguration, bei der das Gehäuse eine Ölwanne für die Aufnahme von Kühlöl hat, und Öl wird gleichmäßig auf eine Mehrzahl von Spulen gesprüht, wodurch für eine wirksame Kühlung gesorgt wird.
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Patentliteratur 2 beschreibt eine Konfiguration eines Generatormotors, der zwischen eine Antriebsmaschine und eine Hydraulikpumpe geschaltet ist.
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DOKUMENTLISTE
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PATENTLITERATUR
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- Patentliteratur 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung JP 2007-6 554 A (offengelegt am 11. Januar 2007)
- Patentliteratur 2: Offengelegte japanische Patentanmeldung JP 2003-235 208 A (offengelegt am 22. August 2003)
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ÜBERSICHT
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Bei der vorstehend beschriebenen üblichen Baumaschine haben sich jedoch folgende Probleme gezeigt.
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DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM
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Bei den Generatormotoren, die in den vorstehend genannten Publikationen beschrieben sind, müssen die Hydraulikpumpe und der Generatormotor in dieser Reihenfolge entfernt werden, wenn die Antriebsmaschine, der Generatormotor oder dergleichen eine Wartung erfordern. Es sind normalerweise auch Halterungen vorgesehen, zwei auf der Antriebsmaschinenseite und zwei auf der Generatormotorseite, die die Antriebsmaschineneinheit an einem Körperrahmen halten. Wenn die Hydraulikpumpe entfernt wurde und der Generatormotor zu entfernen ist, muss die Antriebsmaschine daher an einer Winde oder dergleichen aufgehängt werden, die an der Seite des Generatormotors vorgesehenen Halterungen müssen entfernt werden, und die Antriebsmaschineneinheit muss auf einem Bock oder dergleichen an einem separaten Ort gelagert werden.
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Speziell wenn Halterungen der Antriebsmaschineneinheit an der Seite des Generatormotors vorgesehen sind, müssen die die Antriebsmaschineneinheit stützenden Halterungen für den Ausbau des Generatormotors zunächst an einer separaten Stelle abgelegt werden, in einem Zustand, in dem Antriebsmaschineneinheit aufgehängt ist, bevor der Generatormotor entfernt werden kann. Der Ausbau des Generatormotors kann dadurch erschwert werden.
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Wenn der Generatormotor von der Antriebsmaschine abmontiert wird, werden das mit der Ausgangswelle der Antriebsmaschine verbundene Schwungrad und dergleichen freigelegt, so dass die Gefahr besteht, dass Feuchtigkeit, Staub oder dergleichen an den Elementen auf der Drehseite anhaften oder dass die Elemente auf der Drehseite beschädigt werden.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Baumaschine anzugeben, in der eine Antriebsmaschineneinheit installiert ist, in die eine Antriebsmaschine, ein Generatormotor und eine Hydraulikpumpe integriert sind, wobei die Baumaschine derart ausgebildet ist, dass der Generatormotor einfacher ausgebaut werden kann.
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MITTEL ZUR LÖSUNG DES PROBLEMS
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Die Baumaschine gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Antriebsmaschineneinheit, in die eine Antriebsmaschine, eine Hydraulikpumpe und ein Generatormotor integriert sind; einen Körperrahmen und Halterungen. Die Hydraulikpumpe wird durch die Antriebskraft der Antriebsmaschine angetrieben. Der Generatormotor ist zwischen der Antriebsmaschine und der Hydraulikpumpe vorgesehen (oder geschaltet) und hat eine Drehwelle, die mit der Eingangswelle der Hydraulikpumpe und mit der Ausgangswelle der Antriebsmaschine verbunden ist, ein auf der Antriebsmaschinenseite festgelegtes erstes Gehäuse und ein auf der Hydraulikpumpenseite festgelegtes zweites Gehäuse. Die Antriebsmaschineneinheit ist an dem Körperrahmen installiert. Die Halterungen sind an der Antriebsmaschine und an dem ersten Gehäuse vorgesehen und halten die Antriebsmaschine an dem Körperrahmen.
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Bei einer Hybrid-Baumaschine, in der eine Antriebsmaschine, eine Hydraulikpumpe und ein Generatormotor eingebaut sind, ist eine Antriebsmaschineneinheit, die aus einer integrierten Antriebsmaschine, Hydraulikpumpe und einem integrierten Generatormotor besteht, über Halterungen, die an der Antriebsmaschine und an dem Generatormotor vorgesehen sind, an einem Körperrahmen angeordnet.
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Wenn bei einer derartigen Hybrid-Baumaschine an der Antriebsmaschine, dem Generatormotor etc. Wartungsarbeiten durchzuführen sind, werden zuerst die Hydraulikpumpe und anschließend der Generatormotor entfernt. Normalerweise sind die Halterungen, die die Antriebsmaschineneinheit an dem Körperrahmen halten, auf der Antriebsmaschinen- und auf der Generatormotorseite vorgesehen, und zwar jeweils zwei. Wenn die Hydraulikpumpe ausgebaut wurde und der Generatormotor auszubauen ist, müssen die an dem Generatormotor vorgesehenen Halterungen an einem separaten Ort auf einem Bock oder dergleichen abgelegt werden.
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Speziell wenn die Halterungen der Antriebsmaschine auf der Seite des Generatormotors vorgesehen sind, müssen die die Antriebsmaschineneinheit tragenden Halterungen beim Ausbau des Generatormotors zunächst an einem separaten Ort gelagert werden, in einem Zustand, in dem die Antriebsmaschineneinheit aufgehängt ist, bevor der Generatormotor entfernt werden kann, was diese Aufgabe gegebenenfalls erschwert.
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Bei der erfindungsgemäßen Baumaschine sind die zum Stützen der Antriebsmaschineneinheit an dem Generatormotor vorgesehenen Halterungen von den beiden Gehäusen, die das Außenprofil des Generatormotors bilden, auf der Seite des ersten Gehäuses vorgesehen, das auf der Antriebsmaschinenseite festgelegt ist.
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Folglich müssen die Halterungen zum Zweck des Entfernens des Generatormotors nicht an einem separaten Ort gelagert werden, und es können alle Teile des Generatormotors entfernt werden, mit Ausnahme des ersten Gehäuses. Die Arbeiten zum Entfernen des Generatormotors, die Demontage etc. sind daher einfacher durchzuführen.
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Die Baumaschine gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Baumaschine nach dem ersten Aspekt, wobei das erste Gehäuse ein Schwungrad hält, das mit der Antriebsmaschine verbunden ist.
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Hier dient das vorgenannte erste Gehäuse auch als Schwungradgehäuse, das ein mit der Antriebsmaschine verbundenes Schwungrad aufnimmt.
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Daher können beim Entfernen des Generatormotors Teile, die näher an der Antriebsmaschinenseite liegen, in dem ersten Gehäuse vorgesehen sein und auf der Antriebsmaschinenseite befestigt bleiben. Da es außerdem nicht notwendig ist, ein separates Schwungradgehäuse zur Aufnahme des zwischen der Antriebsmaschine und dem Generatormotor vorgesehenen Schwungrads vorzusehen, werden weniger Teile benötigt, und die Dimension der Antriebsmaschineneinheit in der axialen Richtung kann kleiner sein.
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Die Baumaschine gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Baumaschine nach dem ersten oder dem zweiten Aspekt, ferner umfassend eine Ölwanne, die in dem ersten und dem zweiten Gehäuse gebildet ist.
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Die Ölwanne ist in dem unteren Teil eines Aufnahmeraums vorgesehen, der zwischen dem auf der Seite der Antriebsmaschine festgelegten ersten Gehäuse und dem auf der Seite der Hydraulikpumpe festgelegten zweiten Gehäuse gebildet ist.
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Öl, das zum Kühlen und Schmieren der Teile in dem Generatormotor verwendet wird, kann folglich in dem Generatormotor gehalten werden.
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Die Baumaschine gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Baumaschine nach dem dritten Aspekt, ferner umfassend ein Ölmessvorrichtungs-Führungsrohr (oder: Ölmessstab-Führungsrohr), das an dem ersten Gehäuse vorgesehen ist und das zum Prüfen des Ölstands in der Ölwanne dient.
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Hier ist das Ölmessvorrichtungs-Führungsrohr, das zum Prüfen des Ölstands in der Ölwanne verwendet wird, die in dem ersten und dem zweiten Gehäuse gebildet ist, auf der Seite des ersten Gehäuses vorgesehen.
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Infolgedessen muss das Ölmessvorrichtung-Führungsrohr nicht entfernt werden, wenn der Generatormotor entfernt oder zerlegt werden muss. Die Arbeit ist dadurch leichter durchführbar als im Falle eines Ölmessvorrichtung-Führungsrohres, das auf der Seite des zweiten Gehäuses angeordnet ist.
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Die Baumaschine gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Baumaschine nach einem der Aspekt eins bis vier, wobei das erste Gehäuse eine Dicke hat, die der Breite des festgelegten Bereichs entspricht, in dem die Halterungen in Richtung der Drehachse befestigt sind.
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Hier ist das Gehäuse derart ausgebildet, dass eine angemessene Breite sichergestellt wird, die dem festgelegten Bereich der Halterungen in Richtung der Drehachse entspricht.
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Folglich lässt sich ausreichend Raum für die Befestigung der Halterungen, des Ölmessvorrichtung-Führungsrohres etc. auf der Seite des ersten Gehäuses sicherstellen.
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Die Baumaschine gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Baumaschine nach einem der Aspekte eins bis fünf, ferner umfassend einen Abgasschalldämpfer, der Verbrennungsgas aus der Antriebsmaschine ausstößt, und eine Abgasschalldämpfer-Halterung, die an dem ersten Gehäuse vorgesehen ist und den Abgasschalldämpfer trägt.
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Hier ist die Abgasschalldämpfer-Halterung, die den an der Antriebsmaschine angeordneten Abgasschalldämpfer trägt, auf der Seite des ersten Gehäuses vorgesehen.
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Folglich ist es nicht notwendig, beim Entfernen des Generatormotors die Abgasschalldämpfer-Halterung an einen anderen Ort zu verlagern, da die Abgasschalldämpfer-Halterung auf der Seite des ersten Gehäuses vorgesehen ist, das auf der Antriebsmaschinenseite verbleibt. Die Arbeit zum Entfernen des Generatormotors wird dadurch sogar erleichtert.
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Die Baumaschine gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Baumaschine nach einem der Aspekte eines bis sechs, wobei die Drehwelle in einer Seitenansicht von dem zweiten Gehäuse in Richtung auf die Antriebsmaschinenseite vorspringt.
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Hier ist die Drehwelle des Generatormotors derart vorgesehen, dass sie in einer Seitenansicht von dem auf der Seite der Hydraulikpumpe festgelegten Gehäuse in Richtung auf die Antriebsmaschinenseite vorspringt.
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Der Begriff ”Seitenansicht” bedeutet hier eine Betrachtung in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Drehachse, d. h. eine Betrachtung der Drehwelle von der Seite.
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Folglich wird durch die Drehwelle, die in einer Seitenansicht von dem zweiten Gehäuse in Richtung auf die Antriebsmaschinenseite vorspringt, ohne weiteres eine Koaxialität mit der Antriebsmaschinenseite, auf der das erste Gehäuse festgelegt ist, sichergestellt, wenn der Generatormotor zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuse zerlegt wird.
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Die Baumaschine gemäß dem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Baumaschine nach einem der Aspekte eins bis sieben, wobei die Baumaschine ein Hydraulikbagger ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Schrägansicht der Gesamtkonfiguration eines Hydraulikbaggers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine Schrägansicht der Konfiguration einer Antriebsmaschineneinheit, die in dem Hydraulikbagger von 1 eingebaut ist;
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3 ist eine Querschnittdarstellung der Konfiguration eines Generatormotors, der in der Antriebsmaschineneinheit von 2 enthalten ist;
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4 ist eine auseinandergezogene Schrägansicht des Generatormotors von 3;
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5 ist eine Seitenansicht zur Darstellung eines Zustands, in dem die Antriebsmaschineneinheit von 2 an einem Körperrahmen installiert ist;
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6 ist eine Schrägansicht zur Darstellung eines Zustands, in dem die Antriebsmaschineneinheit von 2 an einem Körperrahmen installiert ist; und
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7 ist eine Schrägansicht zur Darstellung eines Zustands, in dem die Motorhaube des Hydraulikbaggers in 1 geöffnet ist.
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DETAILBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Ein Hybrid-Hydraulikbagger (Baumaschine) 51 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 beschrieben.
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Hydraulikbagger 51
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Wie 1 zeigt, umfasst der Hybrid-Hydraulikbagger 51 gemäß dieser Ausführungsform eine untere Fahreinheit 52, ein Arbeitsgerät 54, ein Gegengewicht 55, einen Maschinenbereich 56, einen Körper 57 und eine Kabine 58. Der Hydraulikbagger 51 ist mit einer Antriebsmaschine 2 als Antriebsquelle ausgestattet. Ein Generatormotor 1 und eine Hydraulikpumpe 4, die durch die Antriebsmaschine 2 angetrieben werden, sind mit der Ausgangswelle der Antriebsmaschine 2 in Reihe geschaltet (siehe 2).
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Die untere Fahreinheit 52 bewegt den Hydraulikbagger 51 vorwärts und rückwärts, indem die Raupenketten P, die um die linken und die rechten Endbereiche herumgeführt sind, in Vorwärtsrichtung gedreht werden. Eine Drehbühne 53 ist auf der Oberseite der unteren Fahreinheit 52 angeordnet.
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Die Drehbühne 53 kann sich hinsichtlich der unteren Fahreinheit 52 in eine beliebige Richtung drehen. Das Arbeitsgerät 54, das Gegengewicht 55, der Maschinenbereich 56, der Körper 57 und die Kabine 58 sind auf der Oberseite der Drehbühne 53 vorgesehen. Die Drehbühne 53 wird durch einen elektrischen Schwenkmotor gedreht, der durch Energie aus dem Generatormotor 1 oder aus einer elektrischen Speichervorrichtung angetrieben wird. Der elektrische Schwenkmotor erzeugt Energie durch Regeneration während der Verzögerung der Drehbühne, und die solchermaßen erzeugte Energie wird in einem Kondensator gespeichert.
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Das Arbeitsgerät 54 umfasst einen Ausleger 61, einen an dem distalen Ende des Auslegers 61 befestigten Arm 62 und eine Schaufel 63, die an dem distalen Ende des Arms 62 befestigt ist. Das Arbeitsgerät 54 führt Aushubarbeiten von beispielsweise Schotter, Kies oder dergleichen auf Bauplätzen durch, indem der Ausleger 61, der Arm 62, die Schaufel 63 etc. mit den in einem Hydraulikkreis (nicht dargestellt) enthaltenen Hydraulikzylindern 61a, 62a, 63a etc. auf und ab bewegt werden.
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Das Gegengewicht 55 besteht beispielsweise aus einer Metallbox, die mit Eisenschrott, Beton oder dergleichen gefüllt ist und die für den Gewichtsausgleich des Körpers während des Ausbaggerns auf der Rückseite der Drehbühne 53 angeordnet ist.
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Wie in 1 gezeigt ist, ist der Maschinenbereich 56 angrenzend an das Gegengewicht 55 angeordnet und hat einen Antriebsmaschinenraum 60, in dem die Antriebsmaschineneinheit 40 (siehe 2) enthalten ist, in die die Antriebsmaschine 2, der Generatormotor 1 und die Hydraulikpumpe 4 in der axialen Richtung integriert sind, usw. Der Antriebsmaschinenraum 60 ist mit einer Antriebsmaschinenabdeckung 64 abgedeckt, die geöffnet und geschlossen werden kann. Die Konfiguration und die Einbaustruktur der Antriebsmaschineneinheit 40 etc., die in dem Antriebsmaschinenraum 60 eingebaut ist, werden nachstehend im Detail erläutert. Der Maschinenbereich 56 ist ein Raum, der umschlossen ist von einem Hydraulikfluidbehälter (nicht gezeigt), einer Feuerschutzwand, die zwischen dem Antriebsmaschinenraum 60 und der Kabine 58 angeordnet ist, Abdeckungen, die geöffnet werden können und die an den Seitenflächen an den rechten und linken Enden des Fahrzeugs vorgesehen sind, dem Gegengewicht 55, der Antriebsmaschinenabdeckung 64 usw. Die Antriebsmaschine 2, der Generatormotor 1 und die Hydraulikpumpe 4 sind entlang des Gegengewichts 55 in dem Maschinenbereich 56 ausgerichtet.
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Der Körper 57 ist auf der Rückseite des Arbeitsgeräts 54 angeordnet und enthält einen Kraftstoffbehälter, einen Hydraulikfluidbehälter, Betriebsventile usw. (nicht dargestellt).
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Die Kabine 58 hat einen Innenraum, in dem sich der Fahrzeugführer des Hydraulikbaggers 51 aufhält, und ist in dem linken vorderen Bereich seitlich des Arbeitsgeräts 54 auf der Drehbühne 43 angeordnet, so dass der Fahrzeugführer das Ende des Arbeitsgeräts sehen kann.
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Generatormotor 1
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Wie in 2 gezeigt ist, ist der Generatormotor 1 in dieser Ausführungsform in dem Hybrid-Hydraulikbagger 51 eingebaut, der die Antriebsmaschine 2, ein Kühlgebläse 3, die Hydraulikpumpe 4, einen Abgasschalldämpfer 5 usw. umfasst. Der Generatormotor 1 ist zwischen der Antriebsmaschine 2 und der Hydraulikpumpe 4 angeordnet. Der Generatormotor 1 ist auch derart ausgebildet, dass eine Drehwelle 19 (siehe 3) direkt oder indirekt mit der Ausgangswelle der Antriebsmaschine 2 und der Eingangswelle der Hydraulikpumpe 4 verbunden ist und Energie aus der Drehantriebskraft der Ausgangswelle der Antriebsmaschine 2 erzeugt. Der Generatormotor 1 ist über einen Inverter mit einem Kondensator verbunden. Wenn zum Beispiel die Drehzahl der Antriebsmaschine ansteigt (der Hydraulikbagger beschleunigt), wird bei Bedarf mittels der elektrischen Energie, die in dem Kondensator gespeichert ist, der Generatormotor 1 als Elektromotor zugeschaltet und unterstützt die Drehung der Antriebsmaschine 2. Im Leerlauf der Antriebsmaschine 2 erzeugt der Generatormotor 1 Strom unter der Drehantriebskraft der Antriebsmaschine 2, und die solchermaßen erzeugte elektrische Energie wird in dem Kondensator gespeichert. In dieser Ausführungsform sind die Antriebsmaschine 2, der Generatormotor 1 und die Hydraulikpumpe 4 in Reihe und ihre Drehachsen in einer geraden Linie angeordnet.
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Der Generatormotor 1 ist ein zwölfpoliger Dreiphasenmotor (geschalteter Reluktanzmotor) und hat eine Ölwanne V in seinem unteren Bereich. Wie die 3 und 4 zeigen, umfasst der Generatormotor 1 einen Ständer 10, ein erstes Gehäuse 11, ein Schwungrad 12, eine Kupplung 13, einen Läufer 14, ein zweites Gehäuse 15, einen Flansch 16 und die Drehwelle 19.
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Wie in 3 dargestellt ist, ist der Ständer 10 in einem Aufnahmeraum angeordnet, der in dem ersten und dem zweiten Gehäuse 11 und 15 gebildet ist, die das Außenprofil des Generatormotors 1 bilden. Der Ständer 10 besteht aus einem kreisförmigen Ständerkern 20, einem Isolator 21, Spulen 23 usw.
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Der Ständerkern 20 ist aus einer Mehrzahl von aufeinandergeschichteten Stahlplatten gebildet, die einen kreisförmigen Jochbereich und Ständerzahnbereiche aufweisen, die entlang der Umfangsrichtung vorgesehen sind und in gleichen Winkelabständen in der radialen Richtung von dem Jochbereich nach innen vorspringen. In dieser Ausführungsform wird ein Ständerkern 20 mit insgesamt sechsunddreißig Vorsprüngen für die Konfiguration eines zwölfpoligen Dreiphasen-SR-Motors verwendet.
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Nach dem Montieren des Isolators 21 an den jeweiligen Vorsprüngen werden die Spulen 23 gewickelt.
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Das erste Gehäuse 11 besteht aus Gusseisen und ist, wie in 3 gezeigt ist, mit dem zweiten Gehäuse 15 zusammengeschlossen, um einen Raum zu bilden, der den Ständer 10, den Läufer 14 usw. aufnimmt. Die Ölwanne V, die Kühlöl zum Kühlen der wärmeerzeugenden Teile des Ständers 10 (z. B. die Spulen 23) und zum Schmieren der Drehwelle 19 und eines Lagers 18 enthält, ist in dem unteren Bereich dieses Aufnahmeraums gebildet. Wie 4 zeigt, ist auch ein Ölmessvorrichtung-Führungsrohr 11a (oder: Ölmessstab-Führungsrohr) (das auch als Öleinfüllrohr dient) zum Überprüfen des Ölstands in der Ölwanne V und zum Auffüllen der Ölwanne V mit dem unteren Ende des ersten Gehäuses 11 verbunden.
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Das Kühlöl, das in der Ölwanne V in dem ersten und dem zweiten Gehäuse 11 und 15 enthalten ist, wird gekühlt, indem es durch eine Kühlvorrichtung (wie beispielsweise einen Ölkühler 15d (siehe 4)) hindurchfließt, die an dem unteren Bereich des zweiten Gehäuses 15 angeordnet ist, und dann in den Raum in dem ersten und dem zweiten Gehäuse 11 und 15 zurückfließt.
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Das Schwungrad 12 ist auf der Seite der Ausgangswelle der Antriebsmaschine 2 in dem ersten und dem zweiten Gehäuse 11 und 15 angeordnet, über die Kupplung 13 mit dem Läufer 14 verbunden und dreht sich in dem ersten und dem zweiten Gehäuse 11 und 15.
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Wenn das Schwungrad 12 in dem ersten und dem zweiten Gehäuse 11 und 15 aufgenommen ist, die auf der Seite der Antriebsmaschine 2 festgelegt sind, reduziert dies die Anzahl von Teilen der Antriebsmaschineneinheit 40 im Vergleich zu einer Konfiguration, bei der ein separates Schwungradgehäuse vorgesehen ist, und reduziert die Größe der Antriebsmaschineneinheit 40 in der axialen Richtung. Dadurch kann eine Vergrößerung der Antriebsmaschineneinheit 40 in der axialen Richtung bei einem Hybrid-Hydraulikbagger 51 mit einem zwischen der Antriebsmaschine 2 und der Hydraulikpumpe 4 angeordneten Generatormotor 1 minimal gehalten werden. Infolgedessen lässt sich die Antriebsmaschineneinheit 40 auf der Drehbühne 53 in einem begrenzten Raum anordnen.
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Wie 4 zeigt, ist die Kupplung 13 ein im Wesentlichen kreisförmiges Element und ist mit Bolzen an dem Schwungrad 12 befestigt. Wie 3 zeigt, ist die Kupplung 13 dergestalt, dass an der inneren radialen Seite gebildete Keile mit an der äußeren radialen Seite der Drehwelle 19 gebildeten Außenkeilen 19a kämmen. Infolgedessen drehen sich das Schwungrad 12 und die Kupplung 13 zusammen mit dem Läufer 14 um die Drehwelle 19.
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Wie 3 zeigt, ist der Läufer 14 ein Element auf der Drehseite, das sich um die Drehwelle 19 dreht, und ist in einen Raum an der inneren Umfangsseite des kreisförmigen Ständers 10 in dem Aufnahmeraum in dem ersten und dem zweiten Gehäuse 11 und 15 eingesetzt. Der Läufer 14 hat einen Halter 14b, an dem an der äußeren Umfangsseite ein Läuferjoch 14a befestigt ist.
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Das Läuferjoch 14a ist eine Konstruktion, die aus einer Mehrzahl von lamellenförmigen Stahlplatten (magnetischen Stahlplatten) besteht und, wie in 3 dargestellt ist, mit Bolzen an der äußeren Umfangsflächenseite des Halters 14b befestigt ist und eine Mehrzahl von Induktoren (nicht gezeigt) aufweist, die in gleichen Winkelabständen in der Umfangsrichtung an der äußeren Umfangsflächenseite eines kreisförmigen Hauptkörpers angeordnet sind. Das Läuferjoch 14a ist derart gestützt, dass es zwischen Aluminiumflügeln 14c, die auf der Seite der Antriebsmaschine 2 vorgesehen sind, und der Hydraulikpumpe 4 aufgenommen ist. Durchgangsöffnungen, die sich in der radialen Richtung nach außen öffnen, sind in den äußeren Umfangsflächen der Flügel 14c gebildet. Wenn sich der Läufer 14 dreht, wird Kühlöl durch die Durchgangsöffnungen auf die Spulen 23 gesprüht, die in der radialen Richtung an der Außenseite vorgesehen sind. Diese Flügel 14c können entfallen, wenn das Läuferjoch 14a zum Beispiel durch Ausnehmungen in dem Halter 14b gestützt werden kann.
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Wie in 3 dargestellt ist, ist der Halter 14b mit Bolzen an dem äußeren Umfangsbereich der Drehwelle 19 befestigt, in einem Zustand, in dem die Drehwelle 19 in eine zentrale Öffnung eingesetzt ist. Der Halter 14b ist ein Stahlelement mit einer im Wesentlichen zylindrischen Form und mit einer Konstruktion, bei der ein Innenzylinder mit einem Außenzylinder kombiniert ist. Das Lager 18 ist zwischen der äußeren Umfangsfläche dieses Innenzylinders und der inneren Umfangsfläche des Außenzylinders befestigt, und das Läuferjoch 14a ist an der äußeren Umfangsfläche des Außenzylinders befestigt.
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Die Drehwelle 19 ist ein zylindrisches Element, das als Drehmitte des Läufers 14 dient, und hat eine Durchgangsöffnung, die in der axialen Richtung von dem einen zu dem anderen Ende hindurchfährt. Außenkeile 19a, die sich mit den inneren Zähnen der Kupplung 13 ergänzen, sind auf der Seite der Antriebsmaschine 2 an dem Ende der Drehwelle 19 gebildet, und Innenkeile 19b, die sich mit der Eingangswelle auf der Seite der Hydraulikpumpe 4 ergänzen, sind an dem Ende auf der Seite der Hydraulikpumpe 4 gebildet. Die Drehwelle 19 ist einem Zustand befestigt, in dem die Hälfte in der axialen Richtung an der inneren Umfangsflächenseite des Innenzylinders des Flansches 16 auf der Seite der Hydraulikpumpe 4 eingesetzt ist. Wie 3 zeigt, ist die Drehwelle 19 derart angeordnet, dass sie in einer Seitenschnittansicht von der Endfläche des zweiten Gehäuses 15 (die Linie X-X in 3) in Richtung auf die Seite der Antriebsmaschine (linke Seite in der Zeichnung) vorspringt.
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Das zweite Gehäuse 15 ist ein Gusseisenelement, und wie 3 zeigt, ist dieses auf der Seite der Hydraulikpumpe 4 des Generatormotors 1 angeordnet und bildet zusammen mit dem ersten Gehäuse 11 einen Aufnahmeraum für das Schwungrad 12, die Kupplung 13, den Läufer 14, den Ständer 10 und die Drehwelle 19. Das zweite Gehäuse 15 hat einen Ölkühler 15d zum Kühlen des Kühlöls. Der Auslass des Ölkühlers 15d ist mit einem Kühlölrohr 15a verbunden, um Kühlöl nach oben zu dem oberen Bereich in dem ersten und dem zweiten Gehäuse 11 und 15 zu leiten. Eine Strombox 17, die mit den Drähten etc. der Spulen 23 verbunden ist, die über den Isolator 21 um die Vorsprünge des Ständerkerns 20 gewickelt sind, ist an der Schulter des zweiten Gehäuses 15 befestigt, wie in 4 dargestellt ist.
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Das in der Ölwanne V enthaltene Kühlöl fließt durch ein Rohr (nicht gezeigt), ein Filter (nicht gezeigt) und eine Zirkulationspumpe und wird zu dem Einlass des Ölkühlers 15d geleitet, der in dem unteren Bereich des zweiten Gehäuses 15 vorgesehen ist. Das Kühlölrohr 15a, das mit dem Auslass des Ölkühlers 15d verbunden ist, ist mit dem oberen Bereich des zweiten Gehäuses 15 verbunden, um aus der Kühlwanne V aufgenommenes Kühlöl in den oberen Bereich des Raums zu befördern, der in dem ersten und dem zweiten Gehäuse 11 und 15 gebildet ist.
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Wie 3 zeigt, ist der Flansch 16 ein scheibenförmiges Element, das koaxial zur Drehwelle 19 angeordnet ist, und in seinem Innenraum ist ein Kühlölpfad 16a gebildet, der das Kühlöl, das durch das Kühlölrohr 15a zu dem oberen Bereich des zweiten Gehäuses 15 geleitet wurde, zu den gewünschten Bereichen leitet. Der Flansch 16 ist durch eine Mehrzahl von Bolzen an der auf der Seite der Hydraulikpumpe 4 liegenden Seite des zweiten Gehäuses 15 befestigt. Der Flansch 16 hat eine im Wesentlichen zylindrische Lagerstütze 16e, die in der axialen Richtung von einer im Wesentlichen scheibenförmigen Fläche vorspringt. Die Lagerstütze 16e stützt das Lager 18 auf der im Wesentlichen zylindrischen äußeren Umfangsflächenseite.
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Der Kühlölpfad 16a leitet Kühlöl, das aus dem oberen Raum in dem ersten und zweiten Gehäuse 11 und 15 ausgeströmt ist, zu dem Lager 18, zu Keilen (Verbindungselemente) und so weiter, die mit Elementen auf der stationären Seite und mit dem Läufer 14 und der Drehwelle 19 in Verbindung stehen. Infolgedessen wird stets eine ausreichende Menge an Schmieröl (Kühlöl) zu dem Lager 18, den Keilen (Verbindungselementen) usw. geleitet.
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Einbaustruktur der Antriebsmaschineneinheit 40
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Wie in 6 dargestellt ist, ist die die Antriebsmaschine 2, den Generatormotor 1 und die Hydraulikpumpe 4 umfassende Antriebsmaschineneinheit 40 bei dem Hydraulikbagger 51 der vorliegenden Ausführungsform an vier Stellen, die Halterungen 41 und 42 aufweisen, an einem Körperrahmen 65 gehalten.
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Insbesondere ist die Antriebsmaschineneinheit 40, wie in 6 gezeigt, an vier Stellen an dem Körperrahmen 65 gehalten: an einem Paar Halterungen 41, das an der Antriebsmaschine 2 befestigt ist, und an einem Paar Halterungen 42, das an dem ersten Gehäuse 11 des Generatormotors 1 befestigt ist.
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Die Halterungen 41 sind an der Seitenfläche der Antriebsmaschine 2 befestigt und stützen die auf der Seite der Antriebsmaschine 2 gelegene Seite der Antriebsmaschineneinheit 40 an dem Körperrahmen 65. Die Halterungen 41 haben jeweils einen Hauptkörperbereich 41a und ein Stützelement 41c.
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Die Hauptkörperbereiche 41a sind im Wesentlichen L-förmige Elemente und sind an der Seitenfläche der Antriebsmaschine 2 befestigt. Die Stützelemente 41c bestehen aus Gummi oder einem anderen derartigen elastischen Material und sind in Öffnungen eingesetzt, die in den horizontalen Flächen der im Wesentlichen L-förmigen Hauptkörperbereiche 41a gebildet sind, und halten die auf der Seite der Antriebsmaschine 2 gelegene Seite der Antriebsmaschineneinheit 40 an dem Körperrahmen 65.
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Die Halterungen 42 sind an der Seitenfläche des ersten Gehäuses 11 des Generatormotors 1 befestigt und halten die auf der Seite der Hydraulikpumpe 4 gelegene Seite der Antriebsmaschineneinheit 40 an dem Körperrahmen 65. Wie 5 zeigt, haben die Halterungen 42 jeweils einen Hauptkörperbereich 42a, eine Mehrzahl von Bolzen 42b und ein Stützelement 42c.
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Wie 5 zeigt, sind die Hauptkörperbereiche 42a kastenförmig und sind gebildet durch die Verbindung von drei Ebenen, wobei eine dieser Ebenen durch Bolzen 42b an der Seitenfläche des ersten Gehäuses 11 befestigt ist. Die Stützelemente 42c bestehen aus Gummi oder einem anderen elastischen Material, sind in Öffnungen eingesetzt, die in den horizontalen Flächen der kastenförmigen Hauptkörperbereiche 42a gebildet sind, und halten die auf der Seite der Hydraulikpumpe 4 gelegene Seite der Antriebsmaschineneinheit 40 an dem Körperrahmen 65.
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Die vertikalen Flächen der Hauptkörperbereiche 42a der Halterungen 42 sind hier durch Bolzen 42b an der Seitenfläche des ersten Gehäuses 11 befestigt. Aus diesem Grund ist die Dicke des ersten Gehäuses 11 in der axialen Richtung etwas größer als die Breite d1 der festgelegten Bereiche der Halterungen 42, wie in 5 gezeigt. Folglich lässt sich an der Seitenfläche des ersten Gehäuses 11 ein ausreichender Flächenbereich für die Anbringung der Halterungen 42 sichern. Die Dicke des ersten Gehäuses 11 in der axialen Richtung sollte eine Umschließung des Schwungrads 12 erlauben und die Breite d1 des festgelegten Bereichs der Halterungen 42 ermöglichen.
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Bei dem Hydraulikbagger 51 dieser Ausführungsform ist der Abgasschalldämpfer 5 an dem oberen Bereich der Antriebsmaschineneinheit 40 angeordnet.
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Wie 6 zeigt, ist der Abgasschalldämpfer 5 über eine Abgasschalldämpfer-Halterung 5a, die den Abgasschalldämpfer 5 stützt, an dem ersten Gehäuse 11 des Generatormotors 1 befestigt. Insbesondere ist der Abgasschalldämpfer 5 durch Drähte 5a, die um die äußere Umfangsfläche des Abgasschalldämpfers 5 herumgewickelt sind, an der Abgasschalldämpfer-Halterung 5a festgelegt.
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Die Abgasschalldämpfer-Halterung 5a ist ein Sitz zum Stützen des Abgasschalldämpfers 5 und ist an dem ersten Gehäuse 11 des Generatormotors 1 befestigt.
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Die Drähte 5a sind an einem Ende an Befestigungselementen 5aa fixiert, die von einem Teil der Abgasschalldämpfer-Halterung 5a in Richtung auf die Seite der Hydraulikpumpe 4 vorspringen, und sind um die äußere Umfangsfläche des Abgasschalldämpfers 5 herumgewickelt.
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Entfernen der Antriebsmaschineneinheit 40
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Bei dem Hydraulikbagger 51 dieser Ausführungsform wird wie folgt vorgegangen, wenn im Zuge der Wartung der vorgenannten Antriebsmaschine 2, des Generatormotors 1 etc. Demontagearbeiten durchzuführen sind.
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Bei einer Wartung des Generatormotors 1 zum Beispiel wird dieser zunächst von der Hydraulikpumpe 4 abmontiert, die in der Nähe einer zu öffnenden Tür angeordnet ist, die in der Seitenfläche des Körpers 57 vorgesehen ist.
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Dann werden das erste Gehäuse 11 und das zweite Gehäuse 15 voneinander gelöst, und der Generatormotor 1 wird an dem ersten Gehäuse 11 auf der Seite der Antriebsmaschine 2 und an dem zweiten Gehäuse 15 auf der Seite der Hydraulikpumpe 4 zerlegt. Dies ermöglicht eine Reparatur oder eine Wartung der Teile, die den Ständer 10, den Läufer 14 usw. in dem Generatormotor 1 bilden.
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Von den Bauteilen des Generatormotors 1 liegen der Ständer 10, der Läufer 14, der Flansch 16, die Drehwelle 19 usw. auf der Seite des zweiten Gehäuses 15, das entfernt wird. Umgekehrt liegen von den Bauteilen des Generatormotors 1 das Schwungrad 12, die Kupplung 13 usw. auf der Seite des ersten Gehäuses 11, das auf der Seite der Antriebsmaschine 2 befestigt bleibt. Da das Schwungrad 12 in dem ersten Gehäuse 11 eingeschlossen ist, können weder Feuchtigkeit noch Staub und dergleichen Fremdmaterial an den Elementen der Drehseite wie beispielsweise dem Schwungrad 12 oder der Ausgangswelle der Antriebsmaschine 2 anhaften noch werden diese Elemente beschädigt, nachdem das zweite Gehäuse 15 abgenommen wurde.
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Die Halterungen 42, die die Antriebsmaschineneinheit 40 (einschließlich des Generatormotors 1) halten, das Ölmessvorrichtung-Führungsrohr 11a und die Abgasschalldämpfer-Halterung 5a sind an dem ersten Gehäuse 11 befestigt, das auf der Seite der Antriebsmaschine 2 zurückbleibt.
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Daher ist es nicht notwendig, bei einem Ausbau des Generatormotors 1 die Halterungen 42 auf einem Bock oder dergleichen an einem separaten Ort in einem Zustand zu lagern, in dem die Antriebsmaschineneinheit 40 an einer Winde oder dergleichen aufgehängt ist. Stattdessen können die Teile auf der Seite des zweiten Gehäuses 15 direkt entfernt werden, um den Generatormotor 1 zu zerlegen. Die mit dem Zerlegen des Generatormotors 1 verbundene Arbeit wird dadurch erleichtert.
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Da das Ölmessvorrichtung-Führungsrohr 11a, das zum Prüfen des Ölstands des Öls in der Ölwanne V dient, die in dem ersten und dem zweiten Gehäuse 11 und 15 gebildet ist, ebenfalls auf der Seite des ersten Gehäuses 11 vorgesehen ist, ist es nicht notwendig, das Ölmessvorrichtung-Führungsrohr 11a während des Zerlegens des Generatormotors 1 zu entfernen, wodurch die Arbeit erleichtert wird. Wie in 7 gezeigt ist, wird das Ölmessvorrichtung-Führungsrohr 11a zu einer oberen Öffnung 60a des Maschinenraums 60 gelenkt, der freigelegt wird, wenn die Antriebsmaschinenabdeckung 64 geöffnet wird. Wenn die Antriebsmaschinenabdeckung 64 geöffnet wird, um den Ölstand der Antriebsmaschine 2 mit einem Ölmessvorrichtung-Führungsrohr 2a (oder: Ölmessstab-Führungsrohr) der Antriebsmaschine zu prüfen, kann also gleichzeitig der Ölstand in dem Generatormotor 1 mit dem Ölmessvorrichtung-Führungsrohr 11a geprüft werden, wodurch diese Überprüfungsarbeit erleichtert wird. Das Ölmessvorrichtung-Führungsrohr 2a und das Ölmessvorrichtung-Führungsrohr 11a des Generatormotors 1 sind vorzugsweise auf derselben Seite vorgesehen und nicht etwa auf der linken und auf der rechten oder auf der Vorderseite und Rückseite des Fahrzeugs. Dies erleichtert die Arbeit der Überprüfung des Ölstands der Antriebsmaschine 2 und des Ölstands des Generatormotors 1.
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Da die Abgasschalldämpfer-Halterung 5, die den an der Antriebsmaschine 2 angeordneten Abgasschalldämpfer 5 stützt, ebenfalls an dem ersten Gehäuse 11 angeordnet ist, muss der Abgasschalldämpfer 5 nicht an einer Winde oder dergleichen aufgehängt werden, während der Generatormotor 1 zerlegt wird. Auch dadurch wird die Arbeit erleichtert.
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Bei dem Hydraulikbagger 51 in dieser Ausführungsform ist die Drehwelle 19, wie vorstehend erläutert und in 3 dargestellt, derart vorgesehen, dass sie in einer Seitenschnittansicht des Generatormotors 1 von der Endfläche des zweiten Gehäuses 15 in Richtung auf die Seite der Antriebsmaschine 2 vorspringt.
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Folglich springt die auf der Seite des zweiten Gehäuses 15 liegende Drehwelle 19, wenn der Generatormotor 1 zerlegt wird, von dem zweiten Gehäuse 15 vor. Deshalb kann die Drehwelle 19, wenn der Generatormotor 1 nach einer Innenwartung oder dergleichen wieder zusammengebaut wird, in die zentrale Öffnung der Kupplung 13 auf der Seite des ersten Gehäuses 11 eingesetzt werden, bevor das Ende des Ständers 10 oder des Läufers 14 auf die Seite des ersten Gehäuses 11 trifft. Infolgedessen können die Teile auf der Seite des ersten Gehäuses 11 und die Teile auf der Seite des zweiten Gehäuses 15 in der radialen Richtung ohne Beschädigung der Teile aufeinander ausgerichtet werden, indem die Drehwelle 19 in die zentrale Öffnung der Kupplung 13 eingesetzt wird.
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Der Ständerkern 20 ist vorzugsweise auf der Seite des Flansches 16 von der Endfläche auf der Seite des zweiten Gehäuses 15 (die Linie X-X in 3) eingeschlossen. Der Läufer 14 ist vorzugsweise in ähnlicher Weise eingeschlossen. Dies verhindert eine Beschädigung der Kernbereiche des Läufers 14 und des Ständerkerns 20, die wichtige Teile des Generatormotors 1 sind, und es wird auch ein präziser Spalt zwischen dem Ständerkern 20 und dem Läufer 14 beibehalten.
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Weitere Ausführungsformen
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde vorstehend beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Verschiedene Modifikationen sind möglich, ohne den Kern der Erfindung zu verlassen.
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(A)
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In der vorstehenden Ausführungsform diente ein Hydraulikbagger als Anwendungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern sie kann auch bei einer anderen Hybrid-Baumaschine angewendet werden, zum Beispiel bei einem Radlader.
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(B)
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In der vorstehenden Ausführungsform diente ein SR-Motor (geschalteter Reluktanzmotor) als Beispiel eines Generatormotors 1. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
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Es können zum Beispiel auch ein PM-Motor (Permanentmagnetmotor) oder andere derartige Generatormotoren verwendet werden.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Die Baumaschine der vorliegenden Erfindung ist mit einer Antriebsmaschineneinheit ausgestattet, in die eine Antriebsmaschine, ein Generatormotor und eine Hydraulikpumpe integriert sind, und sie ist wirksam im Hinblick auf die Erleichterung des Ein- und Ausbaus des Generatormotors. Aus diesem Grund eignet sich die vorliegende Erfindung weitgehend für Hybrid-Baumaschinen, in denen ein Generatormotor zwischen die Antriebsmaschine und eine Hydraulikpumpe geschaltet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Generatormotor
- 2
- Antriebsmaschine
- 2a
- Ölmessvorrichtungs-Führungsrohr der Antriebsmaschine
- 3
- Kühlgebläse
- 4
- Hydraulikpumpe
- 5
- Abgasschalldämpfer
- 5a
- Abgasschalldämpferhalterung
- 5aa
- Befestigungskomponenten
- 5b
- Draht
- 10
- Ständer
- 11
- erstes Gehäuse
- 11a
- Ölmessvorrichtungs-Führungsrohr
- 12
- Schwungrad
- 13
- Kupplung
- 14
- Läufer
- 14a
- Läuferjoch
- 14b
- Halter
- 14c
- Flügel
- 15
- zweites Gehäuse
- 15a
- Kühlölrohr
- 16d
- Ölkühler
- 16
- Flansch
- 16a
- Kühlölpfad
- 16e
- Lagerstütze
- 17
- Strombox
- 18
- Lager
- 19
- Drehwelle
- 19a
- Außenkeil
- 19b
- Innenkeil
- 20
- Ständerkern
- 21
- Isolator
- 23
- Spule
- 40
- Antriebsmaschineneinheit
- 41
- Halterung
- 41a
- Hauptkörperbereich
- 41c
- Stützbereich
- 42
- Halterung
- 42a
- Hauptkörperbereich
- 42b
- Bolzen
- 42c
- Stützelement
- 51
- Hydraulikbagger (Baumaschine)
- 52
- untere Fahreinheit
- 53
- Drehbühne
- 54
- Arbeitsgerät
- 55
- Gegengewicht
- 56
- Maschinenbereich
- 57
- Körper
- 58
- Kabine
- 60
- Antriebsmaschinenraum
- 60a
- obere Öffnung
- 61
- Ausleger
- 61a
- Hydraulikzylinder
- 62
- Arm
- 62a
- Hydraulikzylinder
- 63
- Schaufel
- 63a
- Hydraulikzylinder
- 64
- Antriebsmaschinenhaube
- 65
- Körperrahmen
- d1
- Befestigungsbreite
- P
- Raupenkette
- V
- Ölwanne
