JP2010178575A - 電気油圧変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数が減少して構成が簡素化し、電気油圧変換装置が小型化して搭載性が向上する。
【解決手段】油圧シリンダ７の戻り油によって回転する回生油圧モータ１９の回転軸２９が電動発電機２０の回転軸３０に連結された電気油圧変換装置２１において、前記回生油圧モータ１９の回転軸２９と電動発電機２０の回転軸３０のうち一方の先端面に連結穴３１を開穿し、該連結穴３１に他方の回転軸３０又２９の先端部を嵌着固定することにより、双方の回転軸３０，２９同士を一体に結合する。又、回生油圧モータ１９の回転軸２９と電動発電機２０の回転軸３０との結合部は、回生油圧モータ２９の外殻３２内又は電動発電機２０の外殻３３内に配置する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電気油圧変換装置に関するものであり、特に、駆動用及び／又は回生用油圧モータ側の回転軸と電動機及び／又は発電機側の回転軸とを一体回転可能に連結して成る電気油圧変換装置に関するものである。

従来、油圧ショベル等の建設機械では、下部走行体上に上部旋回体が旋回可能に設けられているとともに、該上部旋回体の前部にブーム、アーム及びバケットから成る作業部が上下回動可能に取り付けられている。

此種建設機械では、駆動用の油圧シリンダ、例えば、ブームを駆動するブームシリンダの戻り油を利用して回生油圧モータを回転駆動することにより、回生油圧モータの回転エネルギを電力に変換する装置が開発されている。該装置は、ブームシリンダに戻り油路を介して接続された回生油圧モータと、該回生油圧モータに連結された電動発電機とを備え、ブームシリンダからの戻り油により回生油圧モータを回転駆動し、該回転エネルギを電動発電機によって電力に変換してバッテリーに充電するように構成されている。

図６は、前記回生油圧モータ６１と電動発電機６２との連結部分を示す。同図に示すように、回生油圧モータ６１及び電動発電機６２は夫々回転軸６３及び回転軸６４を有し、該回転軸６３，６４は互いに同一軸線上に配置されている。

そして、前記回転軸６３，６４同士は、カップリング部品６５を介して一体的に結合されている。又、電動発電機６２と回生油圧モータ６１との間には、円筒状又はボックス状のカップリングカバー６６が介装され、該カップリングカバー６６は所定長さを有し、カップリング部品６５の外周部を包囲して該カップリング部品６５を保護している（例えば特許文献１参照）。
特開平８−１２１３２８公報。

上記従来技術は、回生油圧モータ側の回転軸と電動発電機側の回転軸とをカップリング部品により結合し、且つ、該電動発電機と回生油圧モータとの連結部分にカップリングカバーを装着している。従って、カップリング部品、カップリングカバー及びその付属品に相当する分だけ、電動発電機と回生油圧モータとの連結部における部品点数が増加すると共に構成が複雑になる。

又、カップリングカバーの長さの分だけ電動発電機と回生油圧モータ間の寸法が長くなるため、電気油圧変換装置全体の長さが長くなって大型化し、それに伴い、設置スペースが増加して電気油圧変換装置の搭載性が低下するという問題があった。

そこで、部品点数を減少させて構成が簡素化し、且つ、電気油圧変換装置が小型化して搭載性を向上させるために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、駆動用及び／又は回生用油圧モータの回転軸と電動機及び／又は発電機の回転軸とを連結して成る電気油圧変換装置において、前記駆動用及び／又は回生用油圧モータの回転軸と電動機及び／又は発電機の回転軸のうち一方の先端面に連結穴を開穿し、該連結穴に他方の回転軸の先端部を嵌着固定することにより、前記回転軸同士を一体に結合したことを特徴とする電気油圧変換装置を提供する。

この構成によれば、駆動用及び／又は回生用油圧モータ側の回転軸と電動機及び／又は発電機側の回転軸とは、その一方の回転軸の先端面に開穿した連結穴に、他方の回転軸の先端部を嵌着固定して一体化される。依って、前記回転軸同士間にカップリング部品を介装しなくとも、該回転軸は一体回転可能に連結される。

請求項２記載の発明は、上記駆動用及び／又は回生用油圧モータの回転軸と上記電動機及び／又は発電機の回転軸との結合位置が上記回生油圧モータの外殻内又は上記電動発電機の外殻内であることを特徴とする請求項１記載の電気油圧変換装置を提供する。

この構成によれば、２つの回転軸との結合部は、駆動用及び／又は回生用油圧モータの外殻内又は電動機及び／又は発電機の外殻内に配置されるので、駆動用及び／又は回生用油圧モータと電動機及び／又は発電機との間には、前記回転軸の結合部を包囲すべく、カップリングカバー等の保護部品を取り付ける必要がない。

請求項３記載の発明は、上記駆動用及び／又は回生用油圧モータの回転軸及び／又は電動機及び／又は発電機の回転軸はベアリングにより回転自在に支持されていることを特徴とする請求項１又は２記載の電気油圧変換装置を提供する。

この構成によれば、駆動用及び／又は回生用油圧モータの回転軸及び／又は電動機及び／又は発電機の回転軸は、ベアリングで保持されているため一層円滑に回転動作する。

請求項１記載の発明は、２つの回転軸の間にカップリング部品を設ける必要がないので、従来例に比して部品点数が減少して構造が簡素化する。又、前記回転軸同士は嵌着固定方式にて一体化されるので、該回転軸の組付け性が向上する。

請求項２記載の発明は、駆動用及び／又は回生用油圧モータと電動機及び／又は発電機との間には、カップリングカバー等の保護部品を付設する必要がないので、請求項１記載の発明の効果に加えて、部品点数を更に削減して構造が一層簡素化する。

又、カップリングカバー等を省略できる分だけ、駆動用及び／又は回生用油圧モータと電動機及び／又は発電機との間の寸法が短くなるので、電気油圧変換装置の全長が短くなる。斯くして、電気油圧変換装置の小型化が可能になり、設置スペースが減少すると共に、電気油圧変換装置の搭載性が向上する。

請求項３記載の発明は、駆動用及び／又は回生用油圧モータの回転軸及び／又は電動機及び／又は発電機の回転軸はベアリングにより保持されているので、請求項１又は２記載の発明の効果に加えて、前記回転軸が長い場合でも該回転軸の円滑な回転動作を安定して維持することができる。

本発明は、部品点数を減少させて構成が簡素化し、しかも、電気油圧変換装置が小型化して搭載性を向上させるという目的を達成するために、駆動用及び／又は回生用油圧モータの回転軸と電動機及び／又は発電機の回転軸とを連結して成る電気油圧変換装置において、前記駆動用及び／又は回生用油圧モータの回転軸と電動機及び／又は発電機の回転軸のうち一方の先端面に連結穴を開穿し、該連結穴に他方の回転軸の先端部を嵌着固定することにより、前記回転軸同士を一体に結合したことにより実現した。

以下、本発明の好適な一実施例を図１乃至図５に従って説明する。図１は本実施例に係るハイブリッド建設機械として油圧ショベルを示す。同図に示すように、下部走行体１上には旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載され、又、該上部旋回体３にはブーム４、アーム５及びバケット６と、これらを駆動する油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９並びにキャビン１０が搭載されている。

図２は前記油圧ショベルの電気油圧系の駆動回路を示す。同図に示すように、ディーゼルエンジン１１の駆動軸には変速機（図示せず）を介して、可変容量型の油圧ポンプ１２及びエンジン用の電動発電機（エンジンモータ）１３が連結されている。

前記油圧ポンプ１２には油圧ライン１４を介してコントロールバルブ１５が接続されている。又、コントロールバルブ１５を構成する複数の方向切換弁にはブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９及びその他の油圧アクチュエータ（走行用油圧モータを含む）が夫々接続されている。

そして、ブームシリンダ７のピストン側油室とコントロールバルブ１５とを接続する油路１６の途中にはホールディング弁１７が介装されているとともに、該油路１６から分岐する戻り油路１８にはブーム用の回生油圧モータ１９が設けられている。又、回生油圧モータ１９の回転軸にはブーム用の電動発電機（ブームモータ）２０が連結されている。これにより、回生油圧モータ１９はブームシリンダ７からの戻り油により回転駆動され、該回転エネルギはブーム用の電動発電機２０により電力に変換される。

前記電動発電機２０，１３はインバータ２２，２３を介してバッテリー２５に夫々接続され、更に、該バッテリー２５にはインバータ２４を介して旋回用の電動発電機（旋回モータ）２６が接続されている。又、該バッテリー２５の放充電は、インバータ２２，２３，２４に接続されたコントローラ２７により制御できるように構成されている。

図３は、本実施例に係る電気油圧変換装置２１の外観を示す。該電気油圧変換装置２１は回生油圧モータ１９と電動発電機２０とから成り、該回生油圧モータ１９と電動発電機２０との間には狭幅のアダプタ２８が介装されている。

図４に示すように、回生油圧モータ１９は回転自在な駆動軸（以下「油圧モータ軸」という。）２９を有し、又、電動発電機２０は回転自在な駆動軸（以下「電気モータ軸」という。）３０を有し、該電気モータ軸３０は油圧モータ軸２９に対して同一軸線上に配置されている。

前記油圧モータ軸２９は略段付き状に拡径する先端部を有し、該先端部は電気モータ軸３０の先端部よりも大径に設定されている。又、油圧モータ軸２９の先端面中央部には連結穴３１が開穿され、該連結穴３１は電気モータ軸３０の先端部と略同径に設定されている。そして、油圧モータ軸２９先端面の連結穴３１には電気モータ軸３０の先端部が嵌着固定され、これにより、油圧モータ軸２９と電気モータ軸３０は互いに一体回転可能に結合されている。

油圧モータ軸２９と電気モータ軸３０との結合部は、電気モータ軸３０の外殻３３内に配置されている。この場合、油圧モータ軸２９と電気モータ軸３０との結合部は、油圧モータ軸２９の外殻３２内に配置してもよい。更に、油圧モータ軸２９及び電気モータ軸３０は、ベアリング３４，３５により回転自在に支持されている。

叙上の如く本発明によると、電気モータ軸３０と油圧モータ軸２９とは、該油圧モータ軸２９の先端面に開穿した連結穴３１に、前記電気モータ軸３０の先端部を嵌着固定して一体化している。依って、油圧モータ軸２９と電気モータ軸３０は、カップリング部品を介装することなく一体回転可能に連結される。

斯くして、本発明は従来例に比して部品点数が減少して構造がシンプルになる。加えて、油圧モータ軸２９と電気モータ軸３０同士は、嵌着固定方式にて一体化するので組付け性が向上する。

又、油圧モータ軸２９と電気モータ軸３０との結合部は、回生油圧モータ１９の外殻３２内又は電動発電機２０の外殻３３内に配置されているので、該結合部を包囲するためのカップリングカバー等の保護構造が不要になる。

さらに、カップリングカバー等を省略できる分だけ、回生油圧モータ１９と電動発電機２０との間の長さが短くなるため、電気油圧変換装置２１の全長が短縮する。その結果、電気油圧変換装置２１全体が小型化して設置スペースを節減でき、以って、電気油圧変換装置２１の搭載性が向上する。

更に、電気モータ軸３０の外殻３３又は油圧モータ軸２９の外殻３２を取り外すと、該モータ軸結合部が外殻３２又は３３の外側に露出するので、電気モータ軸３０及び油圧モータ軸２９の保守点検時の作業性が向上する。

更に又、油圧モータ軸２９及び電気モータ軸３０はベアリング３４，３５により回転自在に保持されている。そのため、油圧モータ軸２９及び電気モータ軸３０が長い場合若しくは高速回転する場合でも、該油圧モータ軸２９及び電気モータ軸３０の円滑な回転動作が安定して維持される。

尚、油圧モータ軸２９の連結穴３１及び電気モータ軸３０の先端部は横断面角形に形成することが好ましい。このように構成すると、油圧モータ軸２９と電気モータ軸３０間の動力伝達力が一層増大する。

上記実施例では、油圧モータ軸２９の先端部に連結穴３１を開穿し、該連結穴３１に電気モータ軸３０の先端部を嵌着固定したが、これとは逆に、図５に示すように、電気モータ軸３０の先端部に連結穴３１を開穿し、該連結穴３１に油圧モータ軸２９の先端部を嵌着固定してもよい。又、上記実施例では、回生油圧モータとしてブーム用の回生油圧モータに適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、アーム用の回生油圧モータ等に適用することもできる。

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

本発明の一実施例を示し、油圧ショベル（ハイブリッド建設機械）の全体側面図。 一実施例に係る油圧ショベルの電気油圧系の駆動回路図。 一実施例に係る電気油圧変換装置の外観を示す正面図。 一実施例に係る電気油圧変換装置の具体的構成例を示す断面図。 一実施例に係る電気油圧変換装置の他の具体的構成例を示す断面図。 従来例の要部を示す一部破断正面図。

４ ブーム
７ ブームシリンダ
１９ 回生油圧モータ
２０ ブーム用の電動発電機
２１ 電気油圧変換装置
２９ 油圧モータ軸（回転軸）
３０ 電気モータ軸（回転軸）
３１ 連結穴
３２ 外殻
３３ 外殻

Claims (3)

1. 駆動用及び／又は回生用油圧モータの回転軸と電動機及び／又は発電機の回転軸とを連結して成る電気油圧変換装置において、前記駆動用及び／又は回生用油圧モータの回転軸と電動機及び／又は発電機の回転軸のうち一方の先端面に連結穴を開穿し、該連結穴に他方の回転軸の先端部を嵌着固定することにより、前記回転軸同士を一体に結合したことを特徴とする電気油圧変換装置。
2. 上記駆動用及び／又は回生用油圧モータの回転軸と上記電動機及び／又は発電機の回転軸との結合位置が上記駆動用及び／又は回生用油圧モータの外殻内又は上記電動機及び／又は発電機の外殻内であることを特徴とする請求項１記載の電気油圧変換装置。
3. 上記駆動用及び／又は回生用油圧モータの回転軸及び／又は電動機及び／又は発電機の回転軸はベアリングにより回転自在に支持されていることを特徴とする請求項１又は２記載の電気油圧変換装置。
   
   

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