JP4656519B2 - ポンプ装置 - Google Patents
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Description
本発明は、電動/発電機を内蔵したポンプ装置に関する。
油圧ショベルなどの作業機械において、エンジンと油圧ポンプの間にパワーアシスト用電動/発電機を組込む構造として、油圧ポンプを駆動する内燃エンジンのフライホイールの外周面などにロータマグネットを設置し、このロータマグネットに対向してステータコイルをフライホイールハウジングの内周面などに設置することにより、フライホイール外周部などにアシスト用電動/発電機をコンパクトに組込んだ動力源がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２３５２０８号公報（第１頁、図１）
しかしながら、従来の構造では、以下の課題がある。
エンジンのフライホイールにロータマグネットを組み込むので、フライホイールの慣性モーメントや質量が増加し、ロータマグネットがエンジンシャフトの捩れ振動特性に影響を及ぼすため、フライホイールを設計変更する必要がある。
フライホイールにロータマグネットを組み込んだ状態で、回転バランスを調整する必要がある。
ロータマグネットやステータコイルがエンジンに組み込まれるので、エンジンの熱が直接伝わるため、熱の影響を受ける。
電動/発電機の組立、分解が難しく、修理や保守がやり難い。
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、エンジンのフライホイールに影響を与えることなく電動/発電機を組込むことができるポンプ装置を提供することを目的とする。
請求項１記載の発明は、エンジンシャフトを備えたエンジン本体と、前記エンジンシャフトに取付けられたフライホイールと、このフライホイールの周囲で前記エンジン本体に固定されたステータハウジングと、このステータハウジングに固定されたポンプ取付基体を備えこのポンプ取付基体から突出されたポンプシャフトを有するとともにこのポンプシャフトを前記フライホイールの中心位置に接続した流体圧ポンプと、この流体圧ポンプの前記ポンプ取付基体における前記ポンプシャフトと同心位置に回転自在に嵌合支持されたロータ、およびこのロータの外周側であって前記ステータハウジングの内周側に取付けられたステータを備えた電動/発電機と、この電動/発電機の前記ロータと前記ポンプシャフトとを連結した回転伝達体とを具備し、前記流体圧ポンプの前記ポンプ取付基体は、前記ロータ側の中央部に前記ポンプシャフトと同心状に一体形成されたボス部を備え、このボス部に嵌着されて前記電動/発電機の前記ロータを前記ポンプシャフトと同心位置で回転自在に支持するベアリングを備えたポンプ装置である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のポンプ装置における前記ポンプ取付基体が、前記ポンプシャフトを中心に、前記ステータハウジングと対向する位置に設けられた位置決め溝と、中央部に一体形成された前記ボス部とを同心状に備え、前記ステータを取付けた前記ステータハウジングは、前記ポンプ取付基体の前記位置決め溝に嵌着されて固定され、前記回転伝達体は、フランジ状に形成され、前記ポンプシャフトにスプライン嵌合された内径部と、前記ロータに締結された外径部とを備え、前記フライホイールは、前記ポンプシャフトとスプライン嵌合されるカップリング部を備え、前記エンジン本体は、前記ステータハウジングが嵌着されて固定される位置決め溝を備えたものである。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のポンプ装置において、前記ステータハウジングと前記ステータとの間に取付けられ内部に冷却流体通路を有する冷却ダクトと、この冷却ダクトの前記冷却流体通路に冷却流体を供給するクーリングポンプとを具備したものである。
請求項１記載の発明によれば、エンジン本体にステータハウジングを介して設けられたポンプ取付基体のポンプシャフトと同心位置にボス部を一体形成し、このボス部に嵌着されたベアリングによって、ポンプシャフトと同心位置でロータを回転自在に支持し、このロータと、フライホイールの中心位置に接続したポンプシャフトとを回転伝達体により連結することで、ロータの荷重をポンプ取付基体により受けて、エンジンシャフトに作用させないようにしたので、ロータがエンジンシャフトの捩れ振動特性などに影響を及ぼすことを防止でき、フライホイールの設計変更や回転バランス調整などの手間を省くことができる。
請求項２記載の発明によれば、ステータを取付けたステータハウジングは、ポンプ取付基体の位置決め溝に嵌着されて固定され、ロータは、ポンプ取付基体のボス部に嵌着されたベアリングにより回転自在に支持され、フランジ状の回転伝達体は、内径部をポンプシャフトにスプライン嵌合されるとともに外径部をロータに締結され、ポンプシャフトは、フライホイールのカップリングにスプライン嵌合され、ステータハウジングは、エンジン本体の位置決め溝に嵌着されて固定されたので、ステータハウジング、ステータおよびロータなどにより構成される電動/発電機の組立および分解を容易にでき、修理や保守がやり易い。
請求項３記載の発明によれば、ステータハウジングとステータとの間に取付けられた冷却ダクトの冷却流体通路に、クーリングポンプより冷却流体を供給するので、エンジン本体からステータへの熱伝導を抑えることができ、ステータへの熱影響を軽減できる。
以下、本発明を図１に示された一実施の形態を参照しながら詳細に説明する。
建設機械などの作業機械に搭載されたエンジンは、エンジン本体１に設けられたエンジンシャフトとしてのクランクシャフト２の先端が、エンジン本体側面よりやや突出され、このクランクシャフト２の先端に円板形のフライホイール３が取付けられている。このフライホイール３の周囲にエンジン本体１のハウジング部1aが設けられ、このハウジング部1aの周縁部に位置決め溝1bが形成されている。
このエンジン本体１の位置決め溝1bに、円筒状に形成されたステータハウジング４のフランジ状部4aがボルト4bにより固定され、このステータハウジング４を介して流体圧ポンプとしての油圧ポンプ５が固定されている。
この油圧ポンプ５は、ポンプ本体部5aと、このポンプ本体部5aを駆動するためのギア機構を内蔵したポンプドライブ部5bとを備え、そのポンプドライブ部5bから突出されたポンプシャフト６は、フライホイール３にボルト7aにより取付けられた弾性体を有するカップリング部７のフライホイール中心位置にスプライン嵌合により接続されている。ポンプシャフト６は、ポンプドライブ部5bのポンプ取付基体としてのケーシング８より突出されている。
このケーシング８は、ポンプシャフト６を中心に、ステータハウジング４と対向する位置に設けられた位置決め溝8aと、中央部に一体形成されたボス部8bとを同心状に備えている。
ステータハウジング４は、ケーシング８の位置決め溝8aに嵌着されて図示されないボルトなどにより固定され、また、ボス部8bに、ロータ９およびこのロータ９の外周面に設けられたロータマグネット10が、ボス部8bに嵌着されたベアリング11によって、ポンプシャフト６と同心位置で回転自在に嵌合支持されている。
ポンプシャフト６には、スプライン溝6aを介して回転伝達体としてのフランジ12の内径部12aがスプライン嵌合され、このフランジ12の外径部がロータ９にボルト12bなどで締結されて、ロータ９とポンプシャフト６とがフランジ12により連結されている。このフランジ12のスプライン嵌合部は、ポンプシャフト６に螺合されたナット13により固定されている。
ステータハウジング４の内周側には、ロータマグネット10の外周面と間隙を介して配置されたステータとしてのステータコイル14が、冷却用の冷却ダクト15を介して取付けられている。冷却ダクト15の内部には冷却流体通路としての冷却油通路15aが設けられている。
ステータハウジング４、ロータ９、ロータマグネット10およびステータコイル14により、電動/発電機MGが形成されている。
この冷却油通路15aの一方のポートは、管路16を介し、冷却油通路15aに冷却流体としての冷却油を供給するクーリングポンプ17の吐出口に連通され、他方のポートは、オイルクーラ18を介しタンク19に連通されている。クーリングポンプ17は、油圧ポンプ５の同軸上に配置され、同軸で駆動される。
タンク19は、油圧ポンプ５およびクーリングポンプ17に共通の作動油タンクであり、このタンク19より油圧ポンプ５およびクーリングポンプ17に作動油が吸込まれる。
このようにして、エンジン本体１と油圧ポンプ５の間にパワーアシスト用の電動/発電機MGを組込む構造として、ステータコイル14を取り付けたステータハウジング４をポンプドライブ部5bのケーシング８に嵌め込み固定し、ロータ９をポンプドライブ部5bのケーシング８に嵌込まれたベアリング11を介して支持し、ポンプシャフト６のスプライン溝6aにフランジ12の内径部をスプライン嵌合し、フランジ12とロータ９とをボルト12bにより締結する。ステータハウジング４に冷却油通路15aを設け、ポンプドライブ部5bに取り付けたクーリングポンプ17から油を供給して冷却する手段を設ける。
次に、図示された実施の形態の組立手順を説明する。
(1) ステータコイル14を取り付けたステータハウジング４をケーシング８の位置決め溝8aに嵌め込み、図示していないボルトで固定する。
(2) ベアリング11をケーシング８のボス部8bに嵌込み、図示していないスナップリングなどで軸方向を拘束する。
(3) ロータ９をベアリング11に嵌込む。
(4) フランジ12をポンプシャフト６のスプライン溝6aに嵌込み、ナット13で固定する。
(5) フランジ12とロータ９をボルト12bで締結する。この状態で、ポンプドライブ部5bに電動/発電機MGの組込みが完了する。
(6) エンジンのフライホイール３にカップリング部７をボルト7aで固定する。
(7) ポンプシャフト６の先端側のスプライン溝6bをカップリング部７に挿入し、エンジン本体１のハウジング部1aの位置決め溝1bに、ポンプドライブ部5bのケーシング８に嵌着固定されたステータハウジング４を嵌着してボルト4bで固定する。
次に、この実施の形態の効果を説明する。
エンジン本体１にステータハウジング４を介して設けられたケーシング８のポンプシャフト同心位置にロータ９を回転自在に嵌着し、このロータ９と、フライホイール３の中心位置に接続したポンプシャフト６とをフランジ12により連結することで、ロータ９の荷重をケーシング８により受けて、クランクシャフト２に作用させないようにしたので、ロータ９がクランクシャフト２の捩れ振動特性などに影響を及ぼすことを防止でき、フライホイール３の設計変更や回転バランス調整などの手間を省くことができる。
すなち、油圧ポンプ５側にロータ９を組み込むことで、フライホイール３の慣性モーメントや質量が増加しないので、エンジンのクランクシャフト２の振れ振動特性に影響を及ぼさない。したがって、フライホイール３を設計変更する必要がない。また、フライホイール３の回転バランスを調整する必要がない。さらに、ロータ９をベアリング11で支持しているので、ロータ９の軸芯のズレを少なく、かつロータ９の組込みが容易である
また、エンジン本体１と油圧ポンプ５の組立、分解を簡単に行える。すなわち、ステータコイル14を取付けたステータハウジング４は、ケーシング８の位置決め溝8aに嵌着されて固定され、ロータ９は、ケーシング８のボス部8bに嵌着されたベアリング11により回転自在に支持され、フランジ状のフランジ12は、内径部をポンプシャフト６にスプライン嵌合されるとともに外径部をロータ９に締結され、ポンプシャフト６は、フライホイール３のカップリング部７にスプライン嵌合され、ステータハウジング４は、エンジン本体１の位置決め溝1bに嵌着されて固定されたので、ロータ９、ロータマグネット10、ステータコイル14およびステータハウジング４などにより構成される電動/発電機MGの組立および分解を容易にでき、修理や保守がやり易い。
また、エンジン本体１と油圧ポンプ５の組立、分解を簡単に行える。すなわち、ステータコイル14を取付けたステータハウジング４は、ケーシング８の位置決め溝8aに嵌着されて固定され、ロータ９は、ケーシング８のボス部8bに嵌着されたベアリング11により回転自在に支持され、フランジ状のフランジ12は、内径部をポンプシャフト６にスプライン嵌合されるとともに外径部をロータ９に締結され、ポンプシャフト６は、フライホイール３のカップリング部７にスプライン嵌合され、ステータハウジング４は、エンジン本体１の位置決め溝1bに嵌着されて固定されたので、ロータ９、ロータマグネット10、ステータコイル14およびステータハウジング４などにより構成される電動/発電機MGの組立および分解を容易にでき、修理や保守がやり易い。
さらに、ロータマグネット10やステータコイル14がエンジン本体１側に組み込まれていないので、エンジン本体１からの熱影響を軽減できる。特に、ステータハウジング４とステータコイル14との間に取付けられた冷却ダクト15の冷却油通路15aに、クーリングポンプ17より冷却流体を供給するので、エンジン本体１からステータコイル14への熱伝導を抑えることができ、ステータコイル14への熱影響を軽減できる。
なお、本発明は、作業機械に搭載されるポンプ装置に限定されるものではなく、電動/発電機を内蔵したポンプ装置として他の機械にも利用できる。
１ エンジン本体
1b 位置決め溝
２ エンジンシャフトとしてのクランクシャフト
３ フライホイール
４ ステータハウジング
５ 流体圧ポンプとしての油圧ポンプ
６ ポンプシャフト
７ カップリング部
８ ポンプ取付基体としてのケーシング
8a 位置決め溝
8b ボス部
９ ロータ
11 ベアリング
12 回転伝達体としてのフランジ
14 ステータとしてのステータコイル
15 冷却ダクト
15a 冷却流体通路としての冷却油通路
17 クーリングポンプ
MG 電動/発電機
1b 位置決め溝
２ エンジンシャフトとしてのクランクシャフト
３ フライホイール
４ ステータハウジング
５ 流体圧ポンプとしての油圧ポンプ
６ ポンプシャフト
７ カップリング部
８ ポンプ取付基体としてのケーシング
8a 位置決め溝
8b ボス部
９ ロータ
11 ベアリング
12 回転伝達体としてのフランジ
14 ステータとしてのステータコイル
15 冷却ダクト
15a 冷却流体通路としての冷却油通路
17 クーリングポンプ
MG 電動/発電機
Claims (3)
- エンジンシャフトを備えたエンジン本体と、
前記エンジンシャフトに取付けられたフライホイールと、
このフライホイールの周囲で前記エンジン本体に固定されたステータハウジングと、
このステータハウジングに固定されたポンプ取付基体を備えこのポンプ取付基体から突出されたポンプシャフトを有するとともにこのポンプシャフトを前記フライホイールの中心位置に接続した流体圧ポンプと、
この流体圧ポンプの前記ポンプ取付基体における前記ポンプシャフトと同心位置に回転自在に嵌合支持されたロータ、およびこのロータの外周側であって前記ステータハウジングの内周側に取付けられたステータを備えた電動/発電機と、
この電動/発電機の前記ロータと前記ポンプシャフトとを連結した回転伝達体とを具備し、
前記流体圧ポンプの前記ポンプ取付基体は、前記ロータ側の中央部に前記ポンプシャフトと同心状に一体形成されたボス部を備え、
このボス部に嵌着されて前記電動/発電機の前記ロータを前記ポンプシャフトと同心位置で回転自在に支持するベアリングを備えた
ことを特徴とするポンプ装置。 - 前記ポンプ取付基体は、前記ポンプシャフトを中心に、前記ステータハウジングと対向する位置に設けられた位置決め溝と、中央部に一体形成された前記ボス部とを同心状に備え、
前記ステータを取付けた前記ステータハウジングは、前記ポンプ取付基体の前記位置決め溝に嵌着されて固定され、
前記回転伝達体は、フランジ状に形成され、前記ポンプシャフトにスプライン嵌合された内径部と、前記ロータに締結された外径部とを備え、
前記フライホイールは、前記ポンプシャフトとスプライン嵌合されるカップリング部を備え、
前記エンジン本体は、前記ステータハウジングが嵌着されて固定される位置決め溝を備えた
ことを特徴とする請求項１記載のポンプ装置。 - 前記ステータハウジングと前記ステータとの間に取付けられ内部に冷却流体通路を有する冷却ダクトと、
この冷却ダクトの前記冷却流体通路に冷却流体を供給するクーリングポンプと
を具備したことを特徴とする請求項１または２記載のポンプ装置。
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|---|---|---|---|
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2005
- 2005-12-27 JP JP2005374981A patent/JP4656519B2/ja not_active Expired - Fee Related
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