KR101782684B1

KR101782684B1 - 유체압 구동 유닛

Info

Publication number: KR101782684B1
Application number: KR1020147026743A
Authority: KR
Inventors: 가즈나리 스즈키; 신지 야카베
Original assignee: 케이와이비 가부시키가이샤
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2013-03-22
Publication date: 2017-09-27
Also published as: WO2013146576A1; EP2848808A4; JP5767996B2; US20150064030A1; EP2848808B1; EP2848808A1; KR20140129274A; CN104220750B; CN104220750A; JP2013204541A

Abstract

유체압 구동 유닛은 유체압 액추에이터에 작동 유체를 공급하여 구동하는 것이다. 상기 유체압 구동 유닛은 작동 유체를 흡입하여 토출하는 유체압 펌프와, 상기 유체압 펌프를 회전 구동하는 전동기와, 상기 유체압 펌프의 회전축과 상기 전동기의 회전축 사이에서 동력을 전달하는 동력 전달 기구와, 상기 동력 전달 기구가 전달하는 동력에 의해 구동되어, 당해 동력 전달 기구 내의 윤활용 유체를 유도하여 상기 전동기를 냉각하는 순환 기구를 구비한다.

Description

유체압 구동 유닛 {FLUID PRESSURE DRIVE UNIT}

본 발명은 유체압 액추에이터에 작동 유체를 공급하여 구동하는 유체압 구동 유닛에 관한 것이다.

종래부터, 파워셔블 등의 건설 기계에는 엔진의 잉여 출력이나 액추에이터의 배출 에너지로 발전기를 회전시켜, 발전기에 의해 발전된 전력을 축전하고, 축전된 전력을 사용하여 액추에이터의 작동을 어시스트하는 하이브리드 구조가 사용되고 있다. 이와 같은 하이브리드 구조에서는, 축전된 전력에 의해 회전하는 전동기와, 전동기에 의해 회전 구동되어, 작동 유체를 토출하여 메인 펌프에 의한 액추에이터의 작동을 어시스트하는 어시스트 펌프를 구비하는 유체압 구동 유닛이 사용된다.

JP2011-127569A에는 전기 에너지에 의해 회전 작동하는 모터 제너레이터와, 작동 유체의 에너지에 의해 모터 제너레이터를 회전 구동하는 회생 모터와, 모터 제너레이터에 의해 회전 구동되어 작동 유체를 토출하는 어시스트 펌프를 구비하는 어시스트 회생 장치가 개시되어 있다.

그러나, JP2011-127569A의 어시스트 회생 장치에서는 회전 구동되었을 때나 회생 전력을 발전했을 때에 모터 제너레이터가 발열한다. 그로 인해, 펌프를 사용하여 냉매를 순환시켜 모터 제너레이터를 외부로부터 냉각하는 냉각 시스템이 필요했다.

본 발명은 상기의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 유체압 구동 유닛에 있어서의 전동기의 냉각 기구를 간소화하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 어느 형태에 따르면, 유체압 액추에이터에 작동 유체를 공급하여 구동하는 유체압 구동 유닛이 제공된다. 상기 유체압 구동 유닛은 작동 유체를 흡입하여 토출하는 유체압 펌프와, 상기 유체압 펌프를 회전 구동하는 전동기와, 상기 유체압 펌프의 회전축과 상기 전동기의 회전축 사이에서 동력을 전달하는 동력 전달 기구와, 상기 동력 전달 기구가 전달하는 동력에 의해 구동되어, 당해 동력 전달 기구 내의 윤활용 유체를 유도하여 상기 전동기를 냉각하는 순환 기구를 구비한다.

본 발명의 실시 형태, 본 발명의 이점에 대해서는, 첨부된 도면을 참조하면서 이하에 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 유체압 구동 유닛의 일부를 단면으로 도시하는 정면도이다.
도 2는 도 1에 있어서의 유체압 펌프 모터의 II-II 단면도이다.
도 3은 도 1에 있어서의 플레이트, 동력 전달 기구 및 순환 기구의 단면도이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 관한 유체압 구동 유닛으로서의 유압 구동 유닛(100)에 대해 설명한다. 유압 구동 유닛(100)에서는 작동 유체로서 작동유가 사용된다. 또한, 작동유 대신에, 작동수 등 다른 유체를 작동 유체로서 사용해도 된다.

우선, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 유압 구동 유닛(100)의 구성에 대해 설명한다.

유압 구동 유닛(100)은 유체압 액추에이터로서의 유압 액추에이터(도시 생략)에 작동유를 공급하여 구동하는 것이다. 유압 구동 유닛(100)은 원동기로 구동되는 메인 유압 펌프(도시 생략)로부터 토출되는 작동유에 의해 유압 액추에이터를 구동하는 파워셔블 등의 하이브리드 건설 기계에 적용된다.

유압 구동 유닛(100)은, 도 1에 도시한 바와 같이 작동유를 흡입하여 토출하는 유체압 펌프로서의 유압 펌프(10)와, 공급되는 작동유에 의해 회전 구동되는 유체압 모터로서의 유압 모터(20)를 포함하는 유체압 펌프 모터로서의 유압 펌프 모터(1)를 구비한다.

또한, 유압 구동 유닛(100)은 유압 펌프 모터(1)와 병렬로 나란히 배치되는 전동기(30)와, 유압 펌프 모터(1)와 전동기(30)가 동일한 면에 설치되는 플레이트(40)와, 유압 펌프 모터(1)의 회전축(2)과 전동기(30)의 회전축(도시 생략) 사이에서 동력을 전달하는 동력 전달 기구(50)와, 동력 전달 기구(50) 내의 윤활용 유체로서의 윤활유를 유도하여 전동기(30)를 냉각하는 순환 기구(60)를 구비한다.

유압 펌프 모터(1)를 구성하는 유압 펌프(10)와 유압 모터(20)는 각각 사판식 가변 용량 타입의 피스톤 펌프 모터이다. 유압 모터(20)는 유압 펌프(10)와 비교하여 대형의 피스톤 펌프 모터이다.

유압 펌프 모터(1)는, 도 2에 도시한 바와 같이 유압 펌프(10)와 유압 모터(20)를 수용하는 케이싱(3)과, 케이싱(3)에 회전 가능하게 축지지되어 유압 펌프(10)와 유압 모터(20)에서 공통적으로 사용되는 단일의 회전축(2)을 구비한다.

케이싱(3)은 플레이트(40)에 볼트 체결되는 플랜지부(3a)를 갖는다. 케이싱(3)은 유압 펌프(10)에 공급되는 작동유가 흐르는 동시에 유압 모터(20)로부터 배출되는 작동유가 흐르는 급배 통로(4)와, 유압 펌프(10)로부터 토출되는 작동유가 흐르는 토출 통로(5)와, 유압 액추에이터로부터 복귀되어 유압 모터(20)에 공급되는 작동유가 흐르는 복귀 통로(6)를 갖는다.

급배 통로(4)는 작동유가 저류되는 탱크(도시 생략)에 연통한다. 토출 통로(5)와 복귀 통로(6)는 유압 액추에이터에 연통한다. 급배 통로(4)는 토출 통로(5) 및 복귀 통로(6)와 대향하여 설치된다.

유압 펌프(10)와 유압 모터(20)는 급배 통로(4)와 토출 통로(5)와 복귀 통로(6)를 사이에 두고 회전축(2)의 축방향에 대향하도록 배치된다.

유압 펌프(10)는 급배 통로(4)의 작동유를 흡입하여, 토출 통로(5)에 토출한다. 유압 펌프(10)는 토출한 작동유에 의해 메인 유압 펌프에 의한 유압 액추에이터의 구동을 어시스트한다. 유압 펌프(10)는 회전축(2)에 연결되는 실린더 블럭(11)과, 실린더 블럭(11)에 형성되는 복수의 실린더(12)에 각각 수용되는 복수의 피스톤(13)과, 미끄럼 접촉하는 피스톤(13)을 왕복 이동시키는 사판(14)과, 실린더 블럭(11)의 단부면이 미끄럼 접촉하는 포트 플레이트(15)를 구비한다.

실린더 블럭(11)은 대략 원기둥 형상으로 형성되어, 회전축(2)과 일체로 회전한다. 실린더 블럭(11)은 회전축(2)에 의해 회전 구동된다. 실린더 블럭(11)에는 복수의 실린더(12)가 회전축(2)과 평행하게 형성된다.

실린더(12)는 실린더 블럭(11)의 회전축(2)을 중심으로 하는 동일 원주 상에 일정한 간격으로 환상으로 나란히 배치된다. 각각의 실린더(12)에는 피스톤(13)이 삽입되고, 피스톤(13)과의 사이에 용적실(12a)이 형성된다. 용적실(12a)은 연통 구멍을 통해 포트 플레이트(15)와 연통한다.

피스톤(13)은 실린더 블럭(11)이 회전축(2)과 함께 회전했을 때에, 사판(14)에 미끄럼 접촉한다. 이에 의해, 피스톤(13)은 사판(14)의 틸팅 각도에 따라서 실린더(12) 내를 왕복 이동하여, 용적실(12a)을 신축하게 된다.

사판(14)은 용량 전환 액추에이터(도시 생략)에 의해 틸팅 각도가 조정 가능하게 설치된다. 사판(14)은 회전축(2)에 대해 수직인 틸팅 각도가 0인 상태로부터, 도 2에 도시하는 상태로 틸팅 가능하다. 사판(14)의 틸팅 각도는 용량 전환 액추에이터에 의해 무단계로 조정된다.

포트 플레이트(15)는 원판 형상으로 형성되어, 그 중심에 회전축(2)이 삽입 관통하는 관통 구멍을 갖는다. 포트 플레이트(15)는 회전축(2)을 중심으로 하는 원호 형상으로 형성되어 급배 통로(4)와 용적실(12a)을 연통시키는 공급 포트(15a)와, 동일하게 회전축(2)을 중심으로 하는 원호 형상으로 형성되어 토출 통로(5)와 용적실(12a)을 연통시키는 토출 포트(15b)를 갖는다.

유압 펌프(10)에서는 피스톤(13)이 사판(14)에 미끄럼 접촉하여 용적실(12a)이 확장되는 영역이 흡입 영역이고, 피스톤(13)이 사판(14)에 미끄럼 접촉하여 용적실(12a)이 수축하는 영역이 토출 영역이다. 공급 포트(15a)는 흡입 영역에 대응하여 형성되고, 토출 포트(15b)는 토출 영역에 대응하여 형성된다. 이에 의해, 실린더 블럭(11)의 회전에 수반하여, 공급 포트(15a)에 면한 용적실(12a)에는 작동유가 흡입되고, 토출 포트(15b)에 면한 용적실(12a)로부터는 작동유가 토출되게 된다.

유압 모터(20)는 유압 액추에이터로부터 배출된 작동유에 의해 회전 구동된다. 유압 모터(20)는 회전축(2)에 연결되는 실린더 블럭(21)과, 실린더 블럭(21)에 형성되는 복수의 실린더(22)에 각각 수용되는 복수의 피스톤(23)과, 미끄럼 접촉하는 피스톤(23)을 왕복 이동시키는 경사판(24)과, 실린더 블럭(21)의 단부면이 미끄럼 접촉하는 포트 플레이트(25)를 구비한다. 유압 모터(20)의 실린더 블럭(21)과 실린더(22)와 피스톤(23)과 경사판(24)은 상술한 유압 펌프(10)의 구성과 크기가 다른 뿐이고 동일한 구성이므로, 여기서는 설명을 생략한다.

포트 플레이트(25)는 원판 형상으로 형성되고, 그 중심에 회전축(2)이 삽입 관통하는 관통 구멍을 갖는다. 포트 플레이트(25)는 회전축(2)을 중심으로 하는 원호 형상으로 형성되어 복귀 통로(6)와 용적실(22a)을 연통시키는 공급 포트(25a)와, 동일하게 회전축(2)을 중심으로 하는 원호 형상으로 형성되어 급배 통로(4)와 용적실(22a)을 연통시키는 배출 포트(25b)를 갖는다.

유압 모터(20)에서는 피스톤(23)이 경사판(24)에 미끄럼 접촉하여 용적실(22a)이 확장되는 영역이 흡입 영역이고, 피스톤(23)이 경사판(24)에 미끄럼 접촉하여 용적실(22a)이 수축하는 영역이 배출 영역이다. 공급 포트(25a)는 흡입 영역에 대응하여 형성되고, 배출 포트(25b)는 배출 영역에 대응하여 형성된다. 이에 의해, 실린더 블럭(21)의 회전에 수반하여, 공급 포트(25a)에 면한 용적실(22a)에는 작동유가 흡입되고, 배출 포트(25b)에 면한 용적실(22a)로부터는 작동유가 배출되게 된다.

전동기(30)는 유압 펌프(10)를 회전 구동하는 동시에, 유압 모터(20)의 회전에 의해 회생 전력을 발전 가능하다. 전동기(30)에서 발전된 전력은 축전 장치(도시 생략)에 축전된다. 전동기(30)는 유압 모터(20)의 회전에 의해 회생되어 축전 장치에 축전된 회생 전력을 사용하여 유압 펌프(10)를 회전 구동한다.

플레이트(40)는, 도 1에 도시한 바와 같이 한쪽의 면(40a)에 유압 펌프 모터(1)와 전동기(30)가 설치되고, 다른 쪽의 면(40b)에 동력 전달 기구(50)의 케이싱(51)이 설치되는 판 형상 부재이다. 이에 의해, 동력 전달 기구(50)는 플레이트(40)를 사이에 두고 유압 펌프 모터(1) 및 전동기(30)와 대향하여 설치되게 된다. 플레이트(40)에는 유압 펌프 모터(1)의 회전축(2)이 관통하는 관통 구멍(도시 생략)과, 전동기(30)의 회전축이 관통하는 관통 구멍(도시 생략)과, 전동기(30)를 냉각한 윤활유가 환류되는 환류구(42)(도 3 참조)가 형성된다.

이상과 같이, 유압 구동 유닛(100)에서는 유압 펌프 모터(1)와 전동기(30)가, 플레이트(40)와 동력 전달 기구(50)를 통해 U자 형상으로 배치된다. 따라서, 유압 펌프 모터(1)와 전동기(30)가 병렬로 나란히 배치되는 분만큼, 유압 구동 유닛(100)의 전체 길이를 짧게 할 수 있다. 따라서, 유압 구동 유닛(100)의 하이브리드 건설 기계로의 탑재성을 향상시킬 수 있다.

또한, U자 형상의 배치 대신에, 유압 펌프 모터(1)를 플레이트(40)의 한쪽의 면(40a)에 설치하고, 전동기(30)를 플레이트(40)의 다른 쪽의 면(40b)에 설치해도 된다. 또한, 유압 펌프 모터(1)와 전동기(30)를, 플레이트(40)를 사이에 두고 직렬로 배치해도 된다.

동력 전달 기구(50)는, 도 3에 도시한 바와 같이 플레이트(40)에 고정되는 케이싱(51)과, 유압 펌프 모터(1)의 회전축(2)과 일체로 회전하는 제1 기어(52)와, 전동기(30)의 회전축과 일체로 회전하는 제2 기어(53)와, 제1 기어(52)와 제2 기어(53) 사이에 설치되어 동력을 전달하는 아이들 기어(54)를 구비한다.

케이싱(51)은 제1 기어(52)와 제2 기어(53)와 아이들 기어(54)를 수용한다. 케이싱(51)은 개구 단부면(51a)이 플레이트(40)의 다른 쪽의 면(40b)에 접촉한 상태에서 볼트 체결된다. 케이싱(51)의 내부에는 윤활유가 충전된다. 케이싱(51)은 개구 단부면(51a)과 반대측의 단부면에 형성되어 아이들 기어(54)의 회전축이 삽입 관통하는 관통 구멍(51b)을 갖는다.

제1 기어(52)는 회전축 상에 형성되어 유압 펌프 모터(1)의 회전축(2)이 끼움 삽입되는 오목부(52a)를 갖는다. 이에 의해, 제1 기어(52)는 유압 펌프 모터(1)의 회전축(2)과 일체로 회전하게 된다. 제1 기어(52)는 회전축의 일단부가 제1 베어링(52b)에 의해 플레이트(40)에 회전 가능하게 축지지되고, 회전축의 타단부가 제2 베어링(52c)에 의해 케이싱(51)에 회전 가능하게 축지지된다.

마찬가지로, 제2 기어(53)는 회전축 상에 형성되어 전동기(30)의 회전축이 끼움 삽입되는 오목부(53a)를 갖는다. 이에 의해, 제2 기어(53)는 전동기(30)의 회전축과 일체로 회전하게 된다. 제2 기어(53)는 회전축의 일단부가 제1 베어링(53b)에 의해 플레이트(40)에 회전 가능하게 축지지되고, 회전축의 타단부가 제2 베어링(53c)에 의해 케이싱(51)에 회전 가능하게 축지지된다.

아이들 기어(54)는 제1 기어(52)와 제2 기어(53)의 각각과 맞물려 서로 동력을 전달한다. 아이들 기어(54)는 회전축의 일단부가 제1 베어링(54b)에 의해 플레이트(40)에 회전 가능하게 축지지되고, 회전축의 대략 중앙이 제2 베어링(54c)에 의해 케이싱(51)에 회전 가능하게 축지지된다. 아이들 기어(54)의 회전축의 타단부는 관통 구멍(51b)을 삽입 관통하여 순환 기구(60)의 케이싱(61) 내에 연장 설치된다.

이와 같이, 제1 기어(52)와 제2 기어(53) 사이에 아이들 기어(54)가 설치됨으로써, 유압 펌프 모터(1)와 전동기(30)의 거리가 비교적 이격되어 있는 경우라도, 제1 기어(52)와 제2 기어(53)가 대경으로 되는 것이 억제된다. 따라서, 동력 전달 기구(50)를 소형화할 수 있는 동시에, 유압 구동 유닛(100) 전체를 소형화할 수 있다.

또한, 제1 기어(52)와 제2 기어(53)의 기어비를 조정함으로써, 유압 펌프 모터(1)와 전동기(30) 사이의 감속비를 적절한 값으로 설정하는 것이 가능하다.

순환 기구(60)는 그 내부가 동력 전달 기구(50)의 케이싱(51)의 내부와 연통하는 케이싱(61)과, 케이싱(61) 내를 아이들 기어(54)와 일체로 회전하는 회전 부재로서의 임펠러(62)와, 임펠러(62)가 긁어 올린 윤활용 유체를 전동기(30)로 유도하는 공급 유로(63)와, 전동기(30)로 유도된 윤활용 유체를 동력 전달 기구(50) 내로 복귀시키는 환류 유로(64)를 구비한다.

케이싱(61)은 개구 단부면(61a)이 동력 전달 기구(50)의 케이싱(51)에 접촉한 상태로 고정된다. 케이싱(61)의 내부에는 동력 전달 기구(50)의 케이싱(51)의 내부에 충전된 윤활유가 유입된다. 또한, 케이싱(61) 내에는 아이들 기어(54)의 회전축의 타단부를 회전 가능하게 축지지하는 제3 베어링(54d)이 설치된다.

임펠러(62)는 아이들 기어(54)와 동축에 설치되는 날개차이다. 임펠러(62)는 아이들 기어(54)의 회전축에 설치된다. 임펠러(62)는 아이들 기어(54)를 축지지하는 제2 베어링(54c)과 제3 베어링(54d) 사이에 설치된다. 또한, 임펠러(62)는 제1 베어링(54b)과 제3 베어링(54d)의 사이이면, 어디에 설치해도 좋다.

임펠러(62)는 동력 전달 기구(50)가 유압 펌프 모터(1)와 전동기(30) 사이에서 동력을 전달할 때에 회전하여, 케이싱(61) 내에 유도된 동력 전달 기구(50)의 케이싱(51) 내의 윤활유를 외주를 향해 긁어 올린다. 임펠러(62)는 전동기(30)의 회전 수가 상승하는 데 수반하여, 그 회전수가 상승한다. 따라서, 전동기(30)의 발열량의 증가에 수반하여, 임펠러(62)에 의해 긁어 올려지는 윤활유의 양이 많아진다.

임펠러(62)는 아이들 기어(54)와 일체로 회전하므로, 플라이 휠 효과에 의해 아이들 기어(54)의 회전 불균일을 저감시킬 수 있다. 따라서, 아이들 기어(54)의 회전 불균일에 기인하는 소음을 저감시킬 수 있다.

또한, 임펠러(62)를 아이들 기어(54)와 일체로 회전하도록 설치하는 것 대신에, 제1 기어(52) 또는 제2 기어(53)와 일체로 회전하도록 설치해도 된다. 또한, 예를 들어 제1 기어(52)와 제2 기어(53) 각각에 임펠러(62)를 설치하는 등, 복수의 임펠러(62)를 설치해도 된다. 즉, 임펠러(62)는 제1 기어(52), 제2 기어(53) 및 아이들 기어(54) 중 적어도 어느 하나와 일체로 회전하는 것이다.

또한, 임펠러(62) 대신에, 아이들 기어(54)의 회전에 의해 구동되어 윤활유를 긁어 올리는 실린더 등 다른 기구를 설치해도 된다. 즉, 아이들 기어(54)의 회전 운동을 변환하여 윤활유를 긁어 올림 가능한 기구이면, 어떤 것이든 좋다.

공급 유로(63)는, 도 1에 도시한 바와 같이 케이싱(61)으로부터 외부로 인출되어 전동기(30)의 외부에 연결되는 배관이다. 공급 유로(63)는 케이싱(61)에 있어서의 임펠러(62)의 외주에 면하는 면으로부터 인출된다. 공급 유로(63)를 통해 유도된 윤활유는 전동기(30) 내부에 형성되는 오일 재킷(도시 생략)에 공급되어, 전동기(30)를 냉각한다.

환류 유로(64)는 전동기(30)로부터 외부로 인출되어, 플레이트(40)에 형성된 환류구(42)(도 3 참조)에 연결되는 배관이다. 환류 유로(64)는 전동기(30)의 오일 재킷으로부터 배출된 윤활유를, 동력 전달 기구(50)의 케이싱(51) 내에 환류한다. 또한, 공급 유로(63)와 환류 유로(64)를 전동기(30)의 외부에 설치하는 구성 대신에, 공급 유로(63)와 환류 유로(64)를 전동기(30)의 케이싱의 내부에 형성해도 된다.

다음에, 유압 구동 유닛(100)의 동작에 대해 설명한다.

유압 구동 유닛(100)이, 메인 유압 펌프에 의한 유압 액추에이터의 구동을 어시스트하는 경우에는, 미리 축전 장치에 축전해 둔 전력을 사용하여 전동기(30)가 회전한다. 전동기(30)의 회전에 의해, 유압 펌프 모터(1)의 회전축(2)이, 동력 전달 기구(50)를 통해 회전 구동된다.

유압 펌프(10)는 용량 전환 액추에이터에 의해 사판(14)의 틸팅 각도가 0보다 큰 소정값으로 전환된다. 유압 펌프(10)에서는 실린더 블럭(11)이 회전하는 데 수반하여 피스톤(13)이 실린더(12) 내를 왕복 이동한다. 이 피스톤(13)의 왕복 이동에 의해, 탱크로부터의 작동유가 포트 플레이트(15)의 공급 포트(15a)를 통해 용적실(12a)에 흡입된다. 그리고, 용적실(12a)로부터 토출되는 작동유가, 포트 플레이트(15)의 토출 포트(15b)를 통해 토출 통로(5)에 유도된다.

이에 의해, 유압 구동 유닛(100)으로부터 토출된 작동유가, 유압 액추에이터의 구동에 제공되어, 메인 유압 펌프에 의한 유압 액추에이터의 구동을 어시스트하게 된다.

전동기(30)가 유압 펌프 모터(1)를 회전 구동하면, 제2 기어(53)의 회전이 아이들 기어(54)로 전달되고, 아이들 기어(54)의 회전이 제1 기어(52)로 전달된다. 아이들 기어(54)가 회전함으로써, 순환 기구(60)의 임펠러(62)가 회전한다.

임펠러(62)가 회전하면, 관통 구멍(51b)을 통해 순환 기구(60)의 케이싱(61) 내로 유도된 동력 전달 기구(50)의 케이싱(51) 내의 윤활유가 긁어 올려져, 공급 유로(63)를 통해 전동기(30)의 오일 재킷에 공급된다. 따라서, 윤활유와 전동기(30) 사이의 열교환에 의해, 전동기(30)를 냉각할 수 있다. 전동기(30)를 냉각한 윤활유는 전동기(30)의 오일 재킷으로부터 환류 유로(64)를 통해 동력 전달 기구(50)의 케이싱(51) 내에 환류된다.

이상과 같이, 전동기(30)가 유압 펌프 모터(1)를 회전 구동했을 때에는, 동력 전달 기구(50)에 의한 동력의 전달에 수반하여 임펠러(62)가 회전하여, 윤활유가 전동기(30)로 유도되게 된다. 따라서, 전동기(30)를 외부로부터 냉각하는 냉각 시스템을 설치할 필요가 없으므로, 유압 구동 유닛(100)에 있어서의 전동기(30)의 냉각 기구를 간소화할 수 있다.

또한, 동력 전달 기구(50)가 동력을 전달하고 있을 때, 즉, 전동기(30)가 회전하여 발열되어 있을 때에만 윤활유를 공급하여 냉각할 수 있다. 따라서, 전동기(30)를 외부로부터 냉각하는 냉각 시스템을 사용하여 항상 냉각을 행하는 경우와 비교하여, 냉각 효율을 높게 할 수 있다.

또한, 임펠러(62)에 의해 긁어 올려진 윤활유가 전동기(30)를 냉각하여 환류됨으로써, 동력 전달 기구(50) 내의 윤활유가 순환한다. 그로 인해, 동력 전달 기구(50) 내의 윤활유가 유동한다. 따라서, 제1 기어(52), 제2 기어(53) 및 아이들 기어(54)를 축지지하는 각 베어링이 윤활유 부족으로 시징되는 것이 방지된다.

이때, 유압 모터(20)는 용량 전환 액추에이터에 의해 경사판(24)의 틸팅 각도가 0으로 되도록 보유 지지된다. 따라서, 피스톤(23)이 실린더(22) 내를 왕복 이동하지 않으므로, 피스톤(23)에 의한 배수 용적은 0이 된다. 따라서, 유압 모터(20)는 작동유를 급배하지 않고 공회전할 뿐이므로, 유압 모터(20)의 구동 손실이 억제된다.

한편, 유압 액추에이터로부터 배출된 작동유에 의해 회생 전력을 발생하는 경우에는, 유압 모터(20)는 용량 전환 액추에이터에 의해 경사판(24)의 경사각이 0보다 큰 소정값으로 전환된다. 유압 모터(20)에서는 실린더 블럭(21)이 회전하는 데 수반하여 피스톤(23)이 실린더(22) 내를 왕복 이동한다. 이 피스톤(23)의 왕복 이동에 의해, 유압 액추에이터로부터 복귀 통로(6)를 통해 복귀되어 온 가압 작동유가, 포트 플레이트(25)의 공급 포트(25a)를 통해 용적실(22a)에 유입된다. 그리고, 피스톤(23)이 실린더(22) 내를 왕복 이동하여 실린더 블럭(21)을 회전 구동한다. 용적실(22a)에 유입된 작동유는 포트 플레이트(25)의 배출 포트(25b)를 통해 급배 통로(4)에 배출되어, 탱크로 환류된다.

회전축(2)은 실린더 블럭(21)과 일체로 회전한다. 회전축(2)의 회전은 동력 전달 기구(50)를 통해 전동기(30)의 회전축으로 전달된다. 이에 의해, 전동기(30)는 회생 전력을 발전하여 축전 장치에 축적할 수 있다.

유압 펌프 모터(1)의 회전축(2)의 회전이 전동기(30)로 전달되면, 제1 기어(52)의 회전이 아이들 기어(54)로 전달되고, 아이들 기어(54)의 회전이 제2 기어(53)로 전달된다. 아이들 기어(54)가 회전함으로써, 순환 기구(60)의 임펠러(62)가 회전한다. 따라서, 전동기(30)가 유압 펌프 모터(1)를 회전 구동하는 경우와 마찬가지로, 윤활유와 전동기(30) 사이의 열교환에 의해, 전동기(30)를 냉각할 수 있다.

이때, 유압 펌프(10)는 용량 전환 액추에이터에 의해 사판(14)의 틸팅 각도가 0이 되도록 보유 지지된다. 따라서, 피스톤(13)이 실린더(12) 내를 왕복 이동하지 않으므로, 피스톤(13)에 의한 배수 용적은 0이 된다. 따라서, 유압 펌프(10)는 작동유를 급배하지 않고 공회전할 뿐이므로, 유압 펌프(10)의 구동 손실이 억제된다.

또한, 유압 구동 유닛(100)이, 메인 유압 펌프에 의한 복수의 유압 액추에이터로의 작동유의 공급을 어시스트하는 경우에는, 하나의 유압 액추에이터의 구동을 어시스트하는 동시에, 다른 유압 액추에이터로부터 작동유가 환류되는 경우도 있다.

이상의 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 효과를 발휘한다.

임펠러(62)의 회전에 의해 동력 전달 기구(50) 내의 윤활유를 유도하여 전동기(30)를 냉각하는 순환 기구(60)가 설치된다. 이 임펠러(62)는 제1 기어(52)와 제2 기어(53) 사이에서 동력을 전달하는 아이들 기어(54)와 일체로 회전한다. 따라서, 전동기(30)가 유압 펌프 모터(1)를 회전 구동했을 때에는, 동력 전달 기구(50)에 의한 동력의 전달에 수반하여 임펠러(62)가 회전하여, 윤활유가 전동기(30)에 유도되게 된다. 따라서, 전동기(30)를 외부로부터 냉각하는 냉각 시스템을 설치할 필요가 없으므로, 유압 구동 유닛(100)에 있어서의 전동기(30)의 냉각 기구를 간소화할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 일부를 나타낸 것에 지나지 않고, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성으로 한정하는 취지는 아니다.

예를 들어, 유압 구동 유닛(100)은 메인 유압 펌프에 의한 유압 액추에이터의 구동을 어시스트하는 것이지만, 이것 대신에, 유압 구동 유닛(100)만을 사용하여 유압 액추에이터를 구동하는 구성으로 해도 된다.

또한, 유압 펌프(10)와 유압 모터(20)는 모두 사판식 피스톤 펌프 모터이지만, 흡입 토출 용량을 0으로 조정 가능한 가변 용량형이면, 다른 형식이어도 된다. 또한, 순환 기구(60)가 윤활유를 유압 펌프 모터(1)에 공급하도록 해도 된다.

본원은 2012년 3월 29일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2012-075565에 기초하는 우선권을 주장하고, 이 출원의 모든 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

본 발명의 실시예가 포함하는 배타적 성질 또는 특징은 이하와 같이 클레임된다.

Claims

유체압 액추에이터에 작동 유체를 공급하여 구동하는 유체압 구동 유닛이며,
작동 유체를 흡입하여 토출하는 유체압 펌프와,
상기 유체압 펌프를 회전 구동하는 전동기와,
상기 유체압 펌프의 회전축과 상기 전동기의 회전축 사이에서 동력을 전달하는 동력 전달 기구와,
상기 동력 전달 기구가 전달하는 동력에 의해 구동되어, 당해 동력 전달 기구 내의 윤활용 유체를 유도하여 상기 전동기를 냉각하는 순환 기구를 구비하고,
상기 순환 기구는 윤활용 유체를 상기 전동기로 유도하는 공급 유로와, 상기 전동기로 유도된 윤활용 유체를 상기 동력 전달 기구 내로 복귀시키는 환류 유로를 구비하는, 유체압 구동 유닛.
제1항에 있어서, 상기 동력 전달 기구는 상기 유체압 펌프의 회전축과 일체로 회전하는 제1 기어와, 상기 전동기의 회전축과 일체로 회전하는 제2 기어와, 상기 제1 기어와 상기 제2 기어 사이에 설치되어 동력을 전달하는 아이들 기어를 갖고,
상기 순환 기구는 상기 제1 기어, 상기 제2 기어 및 상기 아이들 기어 중 적어도 어느 하나와 일체로 회전하여 상기 동력 전달 기구 내의 윤활용 유체를 긁어 올리는 회전 부재를 갖는, 유체압 구동 유닛.
삭제
제2항에 있어서, 상기 회전 부재는 상기 아이들 기어와 일체로 회전하는 임펠러인, 유체압 구동 유닛.
제1항에 있어서, 상기 전동기는 상기 유체압 펌프와 병렬로 나란히 배치되고,
상기 유체압 펌프와 상기 전동기가 동일한 면에 설치되어, 상기 유체압 펌프의 회전축과 상기 전동기의 회전축이 관통하는 플레이트를 더 구비하는, 유체압 구동 유닛.
제1항에 있어서, 상기 유체압 펌프의 회전축과 공통의 회전축을 사용하며, 공급되는 작동 유체에 의해 회전 구동되는 유체압 모터를 더 구비하고,
상기 전동기는 상기 유체압 모터의 회전에 의해 회생 전력을 발전 가능한, 유체압 구동 유닛.
제6항에 있어서, 원동기로 구동되는 메인 유체압 펌프로부터 토출되는 작동 유체에 의해 상기 유체압 액추에이터를 구동하는 하이브리드 건설 기계에 적용되고,
상기 유체압 모터는 상기 유체압 액추에이터로부터 배출된 작동 유체에 의해 회전 구동되고,
상기 전동기는 상기 유체압 모터의 회전에 의해 회생 전력을 발전하는 동시에, 그 회생 전력을 사용하여 상기 유체압 펌프를 회전 구동하고,
상기 유체압 펌프는 토출한 작동 유체에 의해 상기 메인 유체압 펌프에 의한 상기 유체압 액추에이터의 구동을 어시스트하는, 유체압 구동 유닛.