JP5751663B2 - 電気油圧ハイブリッドモータ - Google Patents

Description

建設機械、特に油圧ショベルの旋回装置、或いはクレーン装置におけるウインチモータ等に使用し、油圧ショベルにおいては上部旋回体を停止する際に発生する，慣性エネルギ、またクレーン装置においては巻き下げ時の位置エネルギを省エネ目的にて回生制御するため各エネルギを電気エネルギ等に変換し再利用する方法があるが、本発明はこのような装置において使用される電気モータと油圧モータを組み合わせたハイブリッドモータに係わるもので構成を油圧モータと電動モータ或いはまた油圧モータと電動モータと減速機或いは増速機とを一軸上に配列し特に電気モータの軸受の潤滑を油圧モータで使用する油圧作動油、また減速機或いは増速機で使用するギヤオイルと兼用することにより駆動装置の小型化と電気モータ軸受の潤滑性の向上を図るものである。

建設機械の省エネ策の一つとして油圧ショベルの旋回停止時の慣性エネルギ、或いはまたクレーン装置における巻き下げ時の位置エネルギ等を従来では熱として外部に排出していたが、これを電気エネルギに変換蓄積し起動時に再利用する方法が一般的となりつつある。このようなエネルギ再生を目的とした従来技術を特許文献１に示す。

特開２００８−２９１５２２号公報

ところで、特許文献１では、この旋回駆動装置では電気モータと油圧モータを並列に配置し、歯車列により動力を合成して駆動しているが並列に配置することにより建設機械本体への取り付けが甚だしく困難となり量産性に乏しい。また動力合成のために歯車箱が必要となりコストの上昇と機械効率の損失が避けられない。また、図３乃至４に示すように電気モータと油圧モータを連結した場合に横に２台分のスペースを必要とするか、または、直列に２台分のスペースを要し、サイズが大きくなるという問題を有していた。

本発明の目的は、かかる不具合を取り除くため電気モータと油圧モータ或いはまた電気モータと油圧モータと減速機或いは増速機とを一軸上に配列し、機械本体への取付け性の容易化および歯車箱の廃止によるコスト低減と機械損失の低減を図るものである。

また一軸上に配置することにより軸方向の長さが並列配置に対して長くなること、また電気モータの軸受潤滑管理が困難となることを改善するため潤滑は油圧モータで使用する油圧作動油、或いは減速機または増速機で使用するギャオイルと兼用することにより潤滑能力の向上を図りまた電気モー夕と油圧モータおよび電気モータと減速機または増速機との一体化によって軸方向長さの短小化を実現した。図３は特許文献１で採用している構造を示すもので、油圧モータと電気モータを並列に配置し歯車箱による動力合成機により一体化し減速機と接続している。また図４は油圧モータと電動モータの標準品および増速機を一軸上に配置したものであるが、特に構造は一般的なものとなっているため、本発明品の図２に比較し軸方向長さが長くなるのは避けられない。

前記目的を達成するための本発明による電気油圧ハイブリッドモータは、油圧モータと電動モータを同軸上で連結した電気油圧ハイブリッドモータにおいて、前記電気モータの駆動軸油圧モータ側端部に油圧モータ駆動軸挿入用の凹部を設けて前記電気モータと前記油圧モータを連結し、前記電気モータ駆動軸油圧モータ側端部の周部に油圧モータ側オイルシールを設け、前記油圧モータ側オイルシールに隣接して前記電気モータ駆動軸油圧モータ側端部を固定する電気モータ駆動軸用上側軸受を設けるよう構成される。

また、前記電動モータの前記油圧モータ側の反対側に速度変更機構を同軸上で連結し、前記電気モータの駆動軸速度変更機構側端部を前記速度変更機構の歯車と連結し、前記駆動軸速度変更機構側端部の周部に速度変更機構側オイルシールを設け、前記速度変更機構側オイルシールに隣接して前記駆動軸速度変更機構側端部を固定する電気モータ駆動軸用下側軸受を設けるよう構成される。

本発明によれば、電気モータと油圧モータ或いはまた電気モータと油圧モータと減速機或いは増速機とを一軸上に配列し、機械本体への取付け性の容易化および歯車箱の廃止によるコスト低減と機械損失の低減を図ることができる。

本発明に係る電気油圧モータの第１の実施例の構成図である。 本発明に係る電気油圧モータの第２の実施例の構成図である。 従来の油圧モータと電気モータを並列に配置し歯車箱による動力合成機により一体化し減速機と接続している構成である。 従来の油圧モータと電動モータの標準品および増速機を一軸上に配置した構成図である。 従来の油圧モータの構成図である。

図１と図２を用いて、本発明に係る電気油圧ハイブリッドモータの構成について説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る電気油圧ハイブリッドモータ２の内部構造を示す断面図である。同図において、油圧モータ４と電動モータ６は同軸上で連結されている。

油圧モータ４は、後端を開口させて筒状に形成された油圧モータハウジング１０と、この油圧モータハウジング１０の後端開口を閉塞するハウジングカバー１１とを備えており、油圧モータハウジング１０の内部には斜板１２、ピストン１４、シリンダブロック一体型の油圧モータ軸２３等が設けられている。油圧モータ軸２３は斜板１２の中心孔を貫通し、油圧モータハウジング１０の前端部に形成されたボス部２７に軸受２８を介して回転可能に支持されている。なお、本油圧モータ４のボス部２７にはオイルシールは設けられていない。

電動モータ６は、ロータ３０と、ロータ３０に取着された電動モータ軸３２と、ロータ３０の外周側に対向して配設された固定子鉄心３６と、固定子鉄心３６に取付けられたコイル３４と、これらを収容する電動モータハウジング３８およびエンドカバー４０を主要構成要素としている。

本実施形態に係る電動モータ軸３２は、ロータ３０の略中央部を貫通して固定されている。また、電動モータ軸３２は、図１において最下端で軸受４２によって回転可能に支承されている。

一方、電動モータ軸３２の油圧モータ側端部４４には、凹状に窪む凹部４６が設けられており、この凹部４６に油圧モータ軸２３が挿入されて固着されて、油圧モータ軸２３と電動モータ軸３２が一体となって回転可能に固定されている。

さらに、油圧モータ側端部４４の周囲であってエンドカバー４０に沿って電動モータオイルシール４８が設けられる。

この電動モータオイルシール４８に隣接して電動モータ軸受５０が設けられ、油圧モータ側端部４４が回転可能に固定される。

また、油圧モータハウジング１０とエンドカバー４０はＯリング５２によってシールされて液密に結合される。

以上のように構成されることで、油圧モータ４と電動モータ６とが合体され、特に電動モータオイルシール４８がエンドカバー４０上に設けられ、油圧モータ４側に存在しないため、油圧モータ４と電動モータ軸受５０とが油圧作動油中に配置されることとなり、潤滑材の交換が必要無くなるという効果を有する。

さらに、油圧モータ軸２３と電動モータ軸３２との結合に凹部４６が存在するため。直列に結合させた際の縦方向長さを短縮することができる。

図２は、本発明の第２実施形態に係る電気油圧ハイブリッドモータの内部構造を示す断面図である。同図において、油圧モータ４と電動モータ６は同軸上で連結されている。なお、実施例１と同一な部分については説明せず、新たな部分についてのみ説明する。さらに、電動モータ４は、減速機５４と連結する。

減速機５４は、電動モータ軸３２と連結するギヤボックス５６と減速させるための複数の歯車５８を備えており、その歯車５８の一つと電動モータ軸３２が回転可能に連結される。

電動モータハウジング３８の下端には電動モータ軸３２の端部周辺に電動モータ下側オイルシール６０が設けられ、そのさらに減速機側に隣接して電動モータ下側軸受６２が設けられる。

このように構成することで、減速機用ギアオイルを電動モータ下側軸受６２の潤滑に用いることができる。

以上本発明の好適な実施例について図面により説明したが、当業者であれば、上記の図面および説明に基づいて種々の変形をすることが可能であることはもちろんである。

２ 電気油圧ハイブリッドモータ
４ 油圧モータ
６ 電動モータ
１０ 油圧モータハウジング
１１ ハウジングカバー
１２ 斜板
１４ ピストン
２３ 油圧モータ軸
２７ ボス部
２８ 軸受
３０ ロータ
３２ 電動モータ軸
３４ コイル
３６ 固定子鉄心
３８ 電動モータハウジング
４０ エンドカバー
４２ 軸受
４４ 油圧モータ側端部
４６ 凹部
４８ 電動モータオイルシール
５０ 電動モータ軸受
５２ Ｏリング
５４ 減速機
５６ ギヤボックス
５８ 歯車
６０ 電動モータ下側オイルシール
６２ 電動モータ下側軸受
６４ 油圧モータ用軸受
６６ オイルシール

Claims (2)

1. 油圧モータと電動モータを同軸上で連結した電気油圧ハイブリッドモータにおいて、
   前記電動モータは、ロータと、ロータに取着された電動モータ軸と、ロータの外周側に対向して配設された固定子鉄心と、固定子鉄心に取付けられたコイルと、これらを収容する電動モータハウジングおよびエンドカバーを主要構成要素とし、
   前記電気モータの駆動軸油圧モータ側端部に油圧モータ駆動軸挿入用の凹部を設けて前記電気モータと前記油圧モータを連結し、
   前記電気モータ駆動軸油圧モータ側端部の周部に油圧モータ側オイルシールを設け、
   前記油圧モータ側オイルシールに隣接して前記電気モータ駆動軸油圧モータ側端部を固定する電気モータ駆動軸用上側軸受を設け、
   前記油圧モータ側オイルシールがエンドカバー上に設けられ、前記油圧モータ側に存在しないため、前記油圧モータと前記電動モータ軸受とが油圧作動油中に配置されることとなり、潤滑材の交換が必要無くなるよう構成される電気油圧ハイブリッドモータ。
2. 前記電動モータの前記油圧モータ側の反体側に速度変更機構を同軸上で連結し、
   前記電気モータの駆動軸速度変更機構側端部を前記速度変更機構の歯車と連結し、
   前記駆動軸速度変更機構側端部の周部に速度変更機構側オイルシールを設け、
   前記速度変更機構側オイルシールに隣接して前記駆動軸速度変更機構側端部を固定する電気モータ駆動軸用下側軸受を設けるよう構成される請求項１に記載される電気油圧ハイブリッドモータ。

Images