JP5895686B2 - 建設機械用ハイブリッド構造体 - Google Patents

Description

この発明は、建設機械用ハイブリッド構造体に関する。

従来、建設機械用ハイブリッド構造体としては、特開２００８−２９０５９４号公報（特許文献１）に開示されたものがある。この建設機械用ハイブリッド構造体は、エンジンと、ポンプと、エンジンとポンプとの間に配置されるモータとを備えている。

このモータのケースは、エンジンのケースおよびポンプのケースに接続されている。このモータケース内には、ステータが取り付けられている。

特開２００８−２９０５９４号公報（図２）

ところで、上記従来の建設機械用ハイブリッド構造体では、ステータコイルのエンジン側の軸方向の先端は、モータケースのエンジン側の軸方向の端面よりも、エンジン側の軸方向に突出していた。

このため、エンジンとモータを組み立てるとき、ステータコイルの先端がエンジンケースに接触して、ステータコイルが損傷し、絶縁不良に至る問題があった。

そこで、この発明の課題は、組立時のステータコイルの損傷を防止した建設機械用ハイブリッド構造体を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の建設機械用ハイブリッド構造体は、
エンジンと、
ポンプと、
上記エンジンと上記ポンプとの間に配置されるモータと
を備え、
上記モータは、
上記エンジンのエンジンケースおよび上記ポンプのポンプケースに接続されるモータケースと、
上記モータケース内に取り付けられるステータと、
上記ステータの径方向内側に配置されるロータと、
上記ロータに固定され、上記エンジンの出力軸と上記ポンプの回転軸との間に接続されるシャフトと
を有し、
上記モータケースの軸方向の両端面は、上記ステータのステータコイルの軸方向の先端よりも、軸方向に突出し、
上記モータケースの軸方向の少なくとも一方の端部には、インロー部とは別に、上記ステータコイルの軸方向の先端よりも軸方向に突出する突出部を有し、
この突出部は、上記エンジンケースまたは上記ポンプケースの少なくとも一方の径方向内側に位置することを特徴としている。
ここで、上記インロー部とは、部品を組み合わせるときに、この部品の芯合わせを行い易いようにするための凹凸構造をいう。

この発明の建設機械用ハイブリッド構造体によれば、モータケースの軸方向の両端面は、ステータコイルの軸方向の先端よりも、軸方向に突出している。これによって、エンジンとモータを組み立てるとき、モータケースの一方の端面が、ステータコイルの先端よりも先に、エンジンケースに接触する。同様に、ポンプとモータを組み立てるとき、モータケースの他方の端面が、ステータコイルの先端よりも先に、ポンプケースに接触する。

したがって、エンジン、ポンプおよびモータを組み立てるとき、モータケースの両端部がステータコイルの先端を保護し、ステータコイルのエンジンケースおよびポンプケースへの接触を阻止して、ステータコイルの損傷を防止できる。
また、上記突出部は、上記ステータコイルの軸方向の先端よりも軸方向に突出するので、突出部は、軸方向において、ステータコイルの先端よりも先に、エンジンケースまたはポンプケースに接触する。
上記突出部は、上記エンジンケースまたは上記ポンプケースの少なくとも一方の径方向内側に位置するので、突出部は、径方向において、ステータコイルの先端よりも先に、エンジンケースまたはポンプケースに接触する。
このように、上記突出部によって、上記ステータコイルを径方向および軸方向に保護することができる。
また、上記突出部は、上記エンジンケースまたは上記ポンプケースの少なくとも一方の径方向内側に位置するので、モータケースとエンジンケースまたはポンプケースとを径方向にオーバーラップするように配置できる。これによって、モータとエンジンまたはポンプとの連結部分での軸方向の長さを短縮できる。

また、一実施形態の建設機械用ハイブリッド構造体では、
上記モータの上記シャフトと上記ポンプの上記回転軸とを連結するカップリングを有し、
上記カップリングの大部分は、上記ステータコイルの径方向内側に、位置する。

ここで、上記カップリングの大部分とは、カップリングの軸方向の長さの半分以上をいう。

この実施形態の建設機械用ハイブリッド構造体によれば、上記カップリングの大部分は、上記ステータコイルの径方向内側に、位置するので、カップリングとステータコイルとを径方向にオーバーラップするように配置できる。これによって、ポンプとモータとの連結部分での軸方向の長さを短縮できる。

この発明の建設機械用ハイブリッド構造体によれば、モータケースの軸方向の両端面は、ステータコイルの軸方向の先端よりも、軸方向に突出しているので、組立時のステータコイルの損傷を防止できる。

本発明の第１実施形態の建設機械用ハイブリッド構造体を示す簡略断面図である。 図１の部分の拡大図である。 本発明の第２実施形態の建設機械用ハイブリッド構造体を示す簡略断面図である。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、この発明の第１実施形態の建設機械用ハイブリッド構造体を示す縦断面図である。図１に示すように、この建設機械用ハイブリッド構造体は、例えば、建設機械用の車両に組み込まれており、エンジン１と、ポンプ２と、上記エンジン１と上記ポンプ２との間に配置されるモータ３とを備えている。

上記エンジン１は、エンジン本体１０と、エンジン本体１０の出力軸１１に接続されたフライホイール１２と、エンジンケース１３とを有する。エンジンケース１３は、エンジン本体１０を覆う本体ケース１３０と、フライホイール１２を覆うフライホイールケース１３１とを有する。

上記ポンプ２は、例えば、油圧ポンプであり、ポンプ本体２０と、ポンプケース２３とを有する。ポンプケース２３は、ポンプ本体２０を覆う本体ケース２３０と、ポンプ本体２０の回転軸２１側に位置する取付板２３１とを有する。

上記モータ３は、例えば、エンジン１のポンプ２への動力をアシストするために用いられ、または、エンジン１のポンプ２への動力を受けて発電するために用いられる。モータ３は、モータケース３３と、ステータ３５と、ロータ３６と、シャフト３１とを有する。

上記モータケース３３は、エンジンケース１３とポンプケース２３との間に配置され、エンジンケース１３およびポンプケース２３に接続される。具体的に述べると、モータケース３３は、ボルトによって、フライホイールケース１３１と取付板２３１とに接続される。

上記ステータ３５は、モータケース３３内に取り付けられる。ステータ３５は、モータケース３３の内面に接触する円筒状のステータコア３５１と、このステータコア３５１に巻回されたステータコイル３５２とを有する。

上記ロータ３６は、ステータ３５の径方向内側に配置される。ロータ３６は、ステータコア３５１の径方向内側に間隔をあけて配置される円筒状のロータコア３６１と、このロータコア３６１に埋め込まれた複数の磁石３６２とを有する。

上記シャフト３１は、円筒状であり、ロータ３６の内面に固定され、エンジン１の出力軸１１とポンプ２の回転軸２１との間に接続される。具体的に述べると、シャフト３１の一端は、ボルトによって、フライホイール１２に連結される。シャフト３１の他端は、カップリング３７を介して、ポンプ本体２０の回転軸２１に連結される。カップリング３７は、ボルトによって、シャフト３１の他端に連結される。

上記カップリング３７の大部分は、ステータコイル３５２の径方向内側に、位置する。ここで、上記カップリング３７の大部分とは、カップリング３７の軸方向の長さの半分以上をいう。

上記モータケース３３の軸方向の両端面は、ステータコイル３５２の軸方向の先端よりも、軸方向に突出している。つまり、モータケース３３のエンジン１側の軸方向の端面は、ステータコイル３５２のエンジン１側の軸方向の先端よりも、エンジン１側の軸方向に突出している。また、モータケース３３のポンプ２側の軸方向の端面は、ステータコイル３５２のポンプ２側の軸方向の先端よりも、ポンプ２側の軸方向に突出している。

上記建設機械用ハイブリッド構造体の作用を説明すると、上記エンジン１の出力軸１１が回転することにより、モータ３のシャフト３１が回転すると共に、ポンプ２の回転軸２１が回転する。このとき、モータ３は、ステータ３５とロータ３６の電磁力により、エンジン１の動力をアシストし、または、エンジン１の動力を受けて発電する。

図２に示すように、上記モータケース３３の軸方向の両端部には、それぞれ、インロー部３３ａと、このインロー部３３ａとは別の突出部３３ｂとが、設けられている。

上記インロー部３３ａは、部品を組み合わせるときに、この部品の芯合わせを行い易いようにするための凹凸構造である。同様に、上記フライホイールケース１３１の軸方向の端面にも、インロー部１３１ａが設けられ、上記取付板２３１の軸方向の端面にも、インロー部２３１ａが設けられている。

そして、上記モータケース３３の一方のインロー部３３ａは、上記フライホイールケース１３１のインロー部１３１ａに係合され、モータケース３３の他方のインロー部３３ａは、上記取付板２３１のインロー部２３１ａに係合されて、エンジン１とポンプ２とモータ３とが、芯を合わされた状態で、組み合わされる。

上記突出部３３ｂは、ステータコイル３５２の軸方向の先端よりも軸方向に突出している。一方の突出部３３ｂは、フライホイールケース１３１の径方向内側に位置する。他方の突出部３３ｂは、取付板２３１の径方向内側に位置する。

上記構成の建設機械用ハイブリッド構造体によれば、モータケース３３の軸方向の両端面は、ステータコイル３５２の軸方向の先端よりも、軸方向に突出している。これによって、エンジン１とモータ３を組み立てるとき、モータケース３３の一方の端面が、ステータコイル３５２の先端よりも先に、エンジンケース１３に接触する。同様に、ポンプ２とモータ３を組み立てるとき、モータケース３３の他方の端面が、ステータコイル３５２の先端よりも先に、ポンプケース２３に接触する。

したがって、エンジン１、ポンプ２およびモータ３を組み立てるとき、モータケース３３の両端部がステータコイル３５２の先端を保護し、ステータコイル３５２のエンジンケース１３およびポンプケース２３への接触を阻止して、ステータコイル３５２の損傷を防止できる。

また、上記カップリング３７の大部分は、上記ステータコイル３５２の径方向内側に、位置するので、カップリング３７とステータコイル３５２とを径方向にオーバーラップするように配置できる。これによって、ポンプ２とモータ３との連結部分での軸方向の長さを短縮できる。

また、上記突出部３３ｂは、上記ステータコイル３５２の軸方向の先端よりも軸方向に突出するので、突出部３３ｂは、軸方向において、ステータコイル３５２の先端よりも先に、エンジンケース１３またはポンプケース２３に接触する。

上記突出部３３ｂは、上記エンジンケース１３および上記ポンプケース２３の径方向内側に位置するので、突出部３３ｂは、径方向において、ステータコイル３５２の先端よりも先に、エンジンケース１３およびポンプケース２３に接触する。

このように、上記突出部３３ｂによって、上記ステータコイル３５２を径方向および軸方向に保護することができる。

また、上記突出部３３ｂは、上記エンジンケース１３および上記ポンプケース２３の径方向内側に位置するので、モータケース３３とエンジンケース１３およびポンプケース２３とを径方向にオーバーラップするように配置できる。これによって、モータ３とエンジン１およびポンプ２との連結部分での軸方向の長さを短縮できる。

つまり、上記フライホイールケース１３１内には、無駄空間が存在し、この無駄空間に、ステータコイル３５２を挿入することで、モータ３とエンジン１との連結部分での軸方向の長さを短縮できる。このとき、突出部３３ｂは、ステータコイル３５２がフライホイールケース１３１に接触しないように、ステータコイル３５２を保護する。

（第２の実施形態）
図３は、この発明の第２実施形態の建設機械用ハイブリッド構造体を示す縦断面図である。上記第１の実施形態と相違する点を説明すると、この第２の実施形態では、モータケースに、突出部を設けていない。なお、この第２の実施形態において、上記第１の実施形態と同一の符号は、上記第１の実施形態と同じ構成であるため、その説明を省略する。

図３に示すように、モータケース３３Ａの両端部には、上記第１実施形態の突出部３３ｂが設けられていない。つまり、モータケース３３Ａの両端部には、インロー部３３ａのみが設けられている。

上記モータケース３３Ａの軸方向の両端面は、ステータコイル３５２の軸方向の先端よりも、軸方向に突出している。これによって、エンジン１とモータ３を組み立てるとき、モータケース３３Ａの一方の端面が、ステータコイル３５２の先端よりも先に、エンジンケース１３に接触する。同様に、ポンプ２とモータ３を組み立てるとき、モータケース３３Ａの他方の端面が、ステータコイル３５２の先端よりも先に、ポンプケース２３に接触する。

したがって、エンジン１、ポンプ２およびモータ３を組み立てるとき、モータケース３３Ａの両端部がステータコイル３５２の先端を保護し、ステータコイル３５２のエンジンケース１３およびポンプケース２３への接触を阻止して、ステータコイル３５２の損傷を防止できる。

上記モータケース３３Ａの軸方向の長さは、上記第１実施形態のモータケース３３の軸方向の長さと同じである。これによって、フライホイールケース１３１Ａの軸方向の長さを、上記第１実施形態のフライホイールケース１３１の軸方向の長さよりも、短くできる。また、取付板２３１Ａの軸方向の厚みを、上記第１実施形態の取付板２３１の軸方向の厚みよりも、短くできる。

なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、上記第１、上記第２の実施形態のそれぞれの特徴点を様々に組み合わせてもよい。

また、上記第１実施形態において、突出部を、モータケースの軸方向の一方の端部に、設けてもよく、この突出部は、エンジンケースまたはポンプケースの径方向内側に位置する。

また、上記第１、上記第２実施形態において、カップリングの大部分を、ステータコイルの径方向内側に、位置しないようにしてもよい。

また、上記第１、上記第２実施形態において、モータケースに、インロー部を、設けないようにしてもよい。

１ エンジン
２ ポンプ
３ モータ
１０ エンジン本体
１１ 出力軸
１２ フライホイール
１３ エンジンケース
１３０ 本体ケース
１３１，１３１Ａ フライホイールケース
１３１ａ インロー部
２０ ポンプ本体
２１ 回転軸
２３ ポンプケース
２３０ 本体ケース
２３１，２３１Ａ 取付板
２３１ａ インロー部
３１ シャフト
３３，３３Ａ モータケース
３３ａ インロー部
３３ｂ 突出部
３５ ステータ
３５１ ステータコア
３５２ ステータコイル
３６ ロータ
３６１ ロータコア
３６２ 磁石
３７ カップリング

Claims (2)

1. エンジン（１）と、
   ポンプ（２）と、
   上記エンジン（１）と上記ポンプ（２）との間に配置されるモータ（３）と
   を備え、
   上記モータ（３）は、
   上記エンジン（１）のエンジンケース（１３）および上記ポンプ（２）のポンプケース（２３）に接続されるモータケース（３３，３３Ａ）と、
   上記モータケース（３３，３３Ａ）内に取り付けられるステータ（３５）と、
   上記ステータ（３５）の径方向内側に配置されるロータ（３６）と、
   上記ロータ（３６）に固定され、上記エンジン（１）の出力軸（１１）と上記ポンプ（２）の回転軸（２１）との間に接続されるシャフト（３１）と
   を有し、
   上記モータケース（３３，３３Ａ）の軸方向の両端面は、上記ステータ（３５）のステータコイル（３５２）の軸方向の先端よりも、軸方向に突出し、
   上記モータケース（３３）の軸方向の少なくとも一方の端部には、インロー部（３３ａ）とは別に、上記ステータコイル（３５２）の軸方向の先端よりも軸方向に突出する突出部（３３ｂ）を有し、
   この突出部（３３ｂ）は、上記エンジンケース（１３）または上記ポンプケース（２３）の少なくとも一方の径方向内側に位置することを特徴とする建設機械用ハイブリッド構造体。
2. 請求項１に記載の建設機械用ハイブリッド構造体において、
   上記モータ（３）の上記シャフト（３１）と上記ポンプ（２）の上記回転軸（２１）とを連結するカップリング（３７）を有し、
   上記カップリング（３７）の大部分は、上記ステータコイル（３５２）の径方向内側に、位置することを特徴とする建設機械用ハイブリッド構造体。

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