JP5206457B2 - ハイブリッド作業機械の軸潤滑装置 - Google Patents

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Description

本発明は発電電動機と油圧ポンプの回転軸同士をスプライン結合によって直結するハイブリッド作業機械において、スプライン結合部分のフレッティング磨耗を防止する軸潤滑装置に関するものである。
ショベルを例にとって背景技術を説明する。
図３にハイブリッドショベルの構成例を示す。
発電機作用と電動機作用を行う発電電動機１と、油圧アクチュエータの油圧源となる油圧ポンプ２とがエンジン３にタンデムに接続され、油圧ポンプ２からの圧油が制御弁４を介して複数の油圧アクチュエータに供給される。
一方、発電電動機１の発電機作用により、インバータ５を介してバッテリ（蓄電装置）６が充電されるとともに、このバッテリ５の蓄電力により発電電動機１が電動機作用を行ってエンジン３をアシストする（特許文献１参照）。
発電電動機１と油圧ポンプ２の回転軸はスプライン結合によって直結され、エンジン駆動で一体に回転する。
特開２００１−１２２７４号公報
スプラインによる直結構造では、回転変動によるフレッティング磨耗（微振動で互いのスプライン歯が叩き合って生じる磨耗）が発生することが知られている。
とくに、発電電動機１と油圧ポンプ２のスプライン結合構造では、エンジン３の回転変動に加えて発電電動機１の発電機作用／電動機作用のトルク変動があるため、フレッティング磨耗が起こり易い。
このフレッティング磨耗対策として、スプライン結合部分を振動しないように固定することが考えられる。しかし、この固定方式では組立性が悪化するとともに、スペースの確保に難があり、かつ、コストが高くなるため、実用に適さない。
一方、スプライン結合部分を油潤滑することでフレッティング磨耗を抑制できることが知られている。
この場合、
（Ｉ）発電電動機１のケーシングにスプライン結合部分に通じる注油穴を設け、必要に応じて外部からスプライン結合部分に潤滑油を注入する外部注入方式、
（ＩＩ）ケーシングにスプライン結合部分に通じる油室を形成して潤滑油を封入し、スプライン結合部分を潤滑油中に浸す油封入方式
をとることが考えられる。
しかし、外部注入方式では、メンテナンスが必要となり、油の入れ忘れや油切れによる潤滑不良が起こり易いため、磨耗防止の確実性が低い。
また、油封入方式では、組立後の油の封入作業が面倒となるとともに、油の劣化や変質による潤滑不良のおそれがある。
そこで本発明は、上記問題を一掃し、外部注入方式のようなメンテナンスの必要が無いとともに、封入方式のような封入作業の面倒や油の劣化、変質のおそれがなく、スプライン結合部分の磨耗防止の確実性が高いハイブリッド作業機械の軸潤滑装置を提供するものである。
請求項１の発明は、エンジンによって駆動される発電電動機と油圧ポンプの回転軸同士がスプライン結合によって直結され、上記スプライン結合部分を潤滑するハイブリッド作業機械の軸潤滑装置において、上記スプライン結合部分を覆う発電電動機のケーシング内にスプライン結合部分に通じる潤滑油室が形成される一方、上記油圧ポンプのケーシングに、上記発電電動機の潤滑油室と、上記油圧ポンプの油室とを回転軸の外周側で連通させる通油穴が設けられることによって、上記油圧ポンプ内の作動油を上記スプライン結合部分を含む径路で循環させる通油路が形成されたものである。
本発明によると、スプライン結合の一方の対象である油圧ポンプ内には作動油が充満している点に着目し、このポンプ内作動油を、スプライン結合部分を含む径路(発電電動機の潤滑油室と通油穴で形成される通油路)で循環させることによってスプライン結合部分を潤滑する構成としたから、外部注入方式のようなメンテナンスの必要が一切ないとともに、封入方式のような油の封入作業の面倒や油の劣化、変質のおそれもない。
すなわち、新鮮かつ十分な量の潤滑油をスプライン結合部分に常に自動的に供給し、フレッティング磨耗を確実に防止することができる。
本発明の実施形態を示す発電電動機と油圧ポンプのスプライン結合部分の断面図である。 図１の一部拡大図である。 ハイブリッドショベルのブロック構成図である。
本発明の実施形態を図１，２によって説明する。
発電電動機１の回転軸７と油圧ポンプ２の回転軸（入力軸）８とがスプライン結合（９はスプライン結合部分）によって直結され、エンジンの回転力が発電電動機１からこのスプライン結合部分９を介して油圧ポンプ２に伝達される。
１０は発電電動機１のケーシング（以下、電動機ケーシングという）、１１は油圧ポンプ２のケーシング（以下、ポンプケーシングという）で、電動機ケーシング１０内で両回転軸７，８がスプライン結合されている。
電動機ケーシング１０には、ポンプ側の端部に潤滑油室１２が、スプライン結合部分９に連通する状態で設けられている。
この潤滑油室１２は、ポンプ側の端面に、ポンプ側に開口する凹部として形成され、両ケーシング１０，１１が結合された状態でポンプ側開口部が閉じられて室形成される。
一方、ポンプケーシング１１には、電動機ケーシング１０と対向する端面に複数本の通油穴１３…（図では２本のみを示す）が、回転軸８の外周側で潤滑油室１２と、ポンプケーシング１１内に元々形成されている油室（ポンプ油室という）１４とを連通させる状態で回転軸７，８と平行に設けられている。
こうして、ポンプ油室１４と潤滑油室１２とを通油穴１３…でつなぐ通油路１５が構成され、この通油路１５により、油圧ポンプ２（ポンプ油室１４）内の作動油がスプライン結合部分９を含む径路で循環するように構成されている。
詳述すると、油圧ポンプ２の回転中、ポンプ油室１４内の、油圧アクチュエータを作動させるための作動油の一部が通油穴１３…を通って潤滑油室１２に流入し、スプライン結合部分９にも入り込んで同部分９を油浸状態で潤滑する。
この潤滑作用により、スプライン結合部分９のフレッティング磨耗が防止される。
ここで、ポンプ油室１４内の作動油は、ポンプ油室１４内の圧力と、両回転軸７，８及びスプライン結合部分９の回転に伴う遠心力、それにスプライン結合部分９のポンプ作用により、図２中に矢印で示すようにポンプ油室１４内の新鮮な作動油と入れ替わりながら通油路１５を自動的にかつ常に循環する。
このように、スプライン結合の一方の対象である油圧ポンプ２内の作動油を、スプライン結合部分９を含む通油路１５で循環させることによってスプライン結合部分９を潤滑し、フレッティング磨耗を防止する構成としたから、外部注入方式のようなメンテナンスの必要が一切ないとともに、封入方式のような油封入作業の面倒や油の劣化、変質のおそれもない。
すなわち、新鮮かつ十分な量の潤滑油をスプライン結合部分９に常に自動的に供給し、回転変動、トルク変動が激しい発電電動機１と油圧ポンプ２のスプライン結合部分９についてのフレッティング磨耗を確実に防止することができる。
ところで、本発明はショベルに限らず、発電電動機と油圧ポンプとを備えたハイブリッド作業機械に広く適用することができる。
１ 発電電動機
２ 油圧ポンプ
３ エンジン
７ 発電電動機の回転軸
８ 油圧ポンプの回転軸
９ スプライン結合部分
１０ 電動機ケーシング
１１ ポンプケーシング
１２ 潤滑油室
１３ 通油穴
１４ ポンプ油室

Claims (1)

  1. エンジンによって駆動される発電電動機と油圧ポンプの回転軸同士がスプライン結合によって直結され、上記スプライン結合部分を潤滑するハイブリッド作業機械の軸潤滑装置において、上記スプライン結合部分を覆う発電電動機のケーシング内にスプライン結合部分に通じる潤滑油室が形成される一方、上記油圧ポンプのケーシングに、上記発電電動機の潤滑油室と、上記油圧ポンプの油室とを回転軸の外周側で連通させる通油穴が設けられることによって、上記油圧ポンプ内の作動油を上記スプライン結合部分を含む径路で循環させる通油路が形成されたことを特徴とするハイブリッド作業機械の軸潤滑装置。
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