WO2012137508A1 - ハイブリッド建設機械 - Google Patents

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WO2012137508A1
WO2012137508A1 PCT/JP2012/002387 JP2012002387W WO2012137508A1 WO 2012137508 A1 WO2012137508 A1 WO 2012137508A1 JP 2012002387 W JP2012002387 W JP 2012002387W WO 2012137508 A1 WO2012137508 A1 WO 2012137508A1
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WO
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rotor shaft
flywheel
coupling
bolt
shaft
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/002387
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English (en)
French (fr)
Inventor
一茂 小岩井
允紀 廣澤
山▲崎▼　洋一郎
Original Assignee
コベルコ建機株式会社
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Publication date
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    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
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    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K6/485—Motor-assist type
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/202—Mechanical transmission, e.g. clutches, gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/18—Combined units comprising both motor and pump
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a hybrid construction machine having a generator motor and a hydraulic pump connected to an engine.
  • the hybrid excavator includes an engine, a generator motor and a hydraulic pump connected to the engine.
  • the hydraulic pump drives the hydraulic actuator with the discharged oil.
  • the generator motor charges the capacitor by operating as a generator with the power of the engine, and assists the engine by operating as a motor with the electric power of the capacitor when appropriate.
  • Patent Document 1 In a hybrid excavator, a connection (power transmission) structure of an engine, a generator motor, and a hydraulic pump constituting a power unit is disclosed in Patent Document 1, for example.
  • Patent Document 1 The structure described in Patent Document 1 includes a flywheel attached to an engine crankshaft.
  • the flywheel is directly connected to the rotor shaft of the generator motor by bolts.
  • the rotor shaft is supported by a bearing provided in the motor housing of the generator motor.
  • the flywheel and the rotor shaft are supported at two locations, that is, a support portion by the bearing of the crankshaft and a support portion by the bearing of the rotor shaft. In this state, the rotor shaft and the pump shaft are spline-coupled.
  • Patent Document 1 is disadvantageous particularly in an excavator where the installation space (engine room) of the power unit is limited.
  • An object of the present invention is to realize a cantilevered support structure by reducing the bending moment applied to the crankshaft by shortening the axial length of the connecting portion of the flywheel, the rotor shaft, and the pump shaft, and
  • An object of the present invention is to provide a hybrid construction machine capable of reducing the axial length of the entire power unit.
  • the present invention provides an engine having a crankshaft, a hydraulic pump that is connected to the engine and drives a hydraulic actuator, and is connected to the engine and operates as a generator by the power of the engine.
  • a power generator that assists the engine by charging the battery and operating as a motor by the electric power of the battery, a flywheel attached to the crankshaft, a pump shaft of the hydraulic pump, and the generator motor
  • a coupling that connects the rotor shaft of the rotor, the generator motor includes a rotor that rotates about the rotor shaft, and a stator that has a coil disposed on the outer periphery of the rotor, (I)
  • the crankshaft and the flywheel are directly connected, and the flywheel and the rotor shaft are directly connected.
  • the coupling is directly connected to the end surface of the rotor shaft opposite to the flywheel, and the pump shaft is connected to the coupling.
  • the coupling surface between the flywheel and the rotor shaft and the coupling surface between the rotor shaft and the coupling provide a hybrid construction machine that is disposed within the width range of the coil.
  • a cantilevered support structure can be realized by shortening the axial length of the connecting portion of the flywheel, rotor shaft, and pump shaft to reduce the bending moment applied to the crankshaft, and The axial length of the entire power unit can be shortened.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3.
  • the hybrid construction machine includes an engine 1, a generator motor 2 and a hydraulic pump 3 connected to the engine 1, a flywheel 8, and a coupling 20.
  • the engine 1 has an engine housing 31 that houses its main configuration (not shown), a crankshaft 4 as an output shaft that extends through the engine housing 31 and extends outside the engine housing 31, and the engine housing 31.
  • a bearing support portion 32 that rotatably supports the crankshaft 4 is provided.
  • the generator motor 2 assists the engine 1 by operating as a generator by the power of the engine 1 to charge a capacitor (not shown) and operating as a motor by the electric power of the capacitor.
  • the generator motor 2 includes a rotor 33, a stator 34 disposed on the outer periphery of the rotor 33, and a motor housing 7 that houses the rotor 33 and the stator 34.
  • the rotor 33 includes the rotor shaft 5 and the rotor core 17 provided on the outer periphery of the rotor shaft 5, and rotates around the rotor shaft 5.
  • a protrusion 14 that protrudes toward the flywheel 8 is integrally provided.
  • the protrusion 14 has a ring shape centered on the rotation center O of the rotor shaft 5 (synonymous with the rotation center of the flywheel 8 and the rotation center of the pump shaft, hereinafter referred to as the shaft rotation center).
  • the stator 34 has a stator core 18 and a coil 19 wound around the stator core 18.
  • the hydraulic pump 3 drives a hydraulic actuator (not shown) with the discharged oil.
  • the hydraulic pump 3 has a pump shaft 6 connected to the rotor shaft 5.
  • the flywheel 8 is connected between the crankshaft 4 and the rotor shaft 5.
  • a short cylindrical portion 12 protruding toward the rotor shaft 5 is integrally provided on the coupling surface of the flywheel 8 to the rotor shaft 5.
  • the inner peripheral side of the short cylindrical portion 12 constitutes the concave portion 11.
  • the concave portion 11 is formed in a circular shape centered on the shaft rotation center O on the coupling surface of the flywheel 8 to the rotor shaft 5.
  • the recess 11 is set to a size that allows the protrusion 14 of the rotor shaft 5 to be fitted.
  • the short cylinder part 12 surrounding the recessed part 11 comprises the surrounding wall which concerns on this embodiment.
  • the coupling 20 is connected between the rotor shaft 5 and the pump shaft 6.
  • the rotor shaft 5 of the generator motor 2 is connected to the crankshaft 4 that is the output shaft of the engine 1, and the pump shaft 6 of the hydraulic pump 3 is connected to the rotor shaft 5.
  • (A) Joint portion of crankshaft 4 and rotor shaft 5 An end portion of the crankshaft 4 is introduced into the electric motor housing 7.
  • a flywheel 8 is directly connected to the end surface of the crankshaft 4 in the electric motor housing 7.
  • the end surface of the crankshaft 4 and the flywheel 8 are fixed by flywheel mounting bolts 9 at a plurality of locations in the circumferential direction around the shaft rotation center O.
  • the rotor shaft 5 is directly connected to the flywheel 8.
  • the flywheel 8 and the rotor shaft 5 are fixed by a plurality of first bolts 10 at a plurality of locations around the shaft rotation center O in the circumferential direction.
  • (A-1) Coupling structure of crankshaft 4 and flywheel 8
  • the flywheel mounting bolt 9 passes through the bottom wall of the recess 11 formed in the flywheel 8 and is screwed into the end surface (screw hole) of the crankshaft 4.
  • reference numeral 13 indicates a bolt through hole through which the flywheel mounting bolt 9 is passed.
  • the first bolt 10 passes through the rotor shaft 5 in a direction parallel to the shaft rotation center O and is screwed into the flywheel 8.
  • a first bolt receiving hole 15 (see FIGS. 1, 3, and 4) and a bolt through hole 16 (see FIGS. 1 to 5) are provided at a plurality of locations in the circumferential direction of the shaft rotation center O of the rotor shaft 5. 4) is provided concentrically.
  • the first bolt accommodating hole 15 is a bottomed hole formed in a range not reaching the opposite end face from the end face on the coupling 20 side of the rotor shaft 5.
  • the bolt through hole 16 is formed in the bottom wall of the first bolt receiving hole 15.
  • the threaded portion of the first bolt 10 is screwed into the flywheel 8 through the bottom wall of the first bolt accommodating hole 15 with the head portion accommodated in the first bolt accommodating hole 15.
  • the first bolt housing hole 15 and the bolt through hole 16 are disposed so that at least a part of the first bolt 10 is disposed within a range covered by the coupling 20.
  • a surface of the rotor shaft 5 opposite to the flywheel 8 (a coupling surface with respect to the coupling 20) is directly coupled to the coupling 20.
  • the rotor shaft 5 and the flywheel 8 are fixed by a plurality of second bolts 21 at a plurality of locations around the shaft rotation center O in the circumferential direction.
  • the end of the coupling 20 opposite to the rotor shaft 5 is splined to the pump shaft 6.
  • the second bolt 21 passes through the coupling 20 in a direction parallel to the shaft rotation center O and is screwed into the rotor shaft 5.
  • the second bolt receiving hole 22 and the bolt through hole 23 are concentrically provided at a plurality of locations in the circumferential direction of the shaft rotation center O in the coupling 20.
  • the second bolt housing hole 22 is a hole with a bottom formed in a range not reaching the opposite end surface from the end surface of the coupling 20 on the hydraulic pump 3 side.
  • the bolt through hole 23 is formed in the bottom wall of the second bolt receiving hole 22.
  • a screw hole 24 is formed on the attachment surface of the rotor shaft 5 with respect to the coupling 20 at a position corresponding to the bolt through hole 23.
  • the second bolt 21 is screwed into the screw hole 24 of the rotor shaft 5 through the bottom wall of the second bolt accommodating hole 22 with the head portion accommodated in the second bolt accommodating hole 22. ing. Thereby, it is possible to prevent the head of the second bolt 21 from protruding outside the coupling 20.
  • the coupling surface between the flywheel 8 and the rotor shaft 5 and the coupling surface between the rotor shaft 5 and the coupling 20 are arranged within the width range of the coil 19 of the stator 34 in the generator motor 2.
  • flywheel 8 and the rotor shaft 5, and the rotor shaft 5 and the coupling 20 are bolt-coupled in a state where the mutual coupling surfaces are located within the width range of the coil 19.
  • the width range of the coil 19 means the width range of the coil 19 in a direction parallel to the shaft rotation center O.
  • the bolt through holes 16 and the screw holes 24 of the rotor shaft 5 are displaced in the circumferential direction from each other at a plurality of locations on the circumference around the shaft rotation center O. Is provided.
  • first bolt 10 that couples the flywheel 8 and the rotor shaft 5 and the second bolt 21 that couples the rotor shaft 5 and the coupling 20 are arranged so as to be displaced from each other in the circumferential direction.
  • both bolts 10 and 21 may be arranged on the same circumference, or may be provided on different circumferences having slightly different diameters.
  • the flywheel 8 and the rotor shaft 5 are directly connected, and the pump shaft 6 is spline-coupled to the rotor shaft 5. That is, a “cantilevered support structure” in which the flywheel 8, the rotor shaft 5, and the pump shaft 6 are supported only by the bearing support portion 32 of the crankshaft 4 in the engine housing 31 is employed.
  • the coupling surface between the flywheel 8 and the rotor shaft 5 and the coupling surface between the rotor shaft 5 and the coupling 20 are disposed within the width range of the coil 19 (three within the coil width range).
  • Adopt a configuration that combines the two. Thereby, the total axial length of the connecting portion of the flywheel 8, the rotor shaft 5, and the pump shaft 6 can be shortened, and the bending load applied to the crankshaft 4 can be reduced.
  • flywheel 8 the rotor shaft 5, and the pump shaft 6 can be supported in a cantilever manner without increasing the strength of the crankshaft 4.
  • the axial length of the power unit composed of the engine 1, the generator motor 2 and the hydraulic pump 3 can be shortened, and the power unit can be easily installed in a limited space (engine room).
  • the head of the flywheel mounting bolt 9 does not protrude outside the flywheel 8 by housing the head of the flywheel mounting bolt 9 in the recess 11 for fitting. Therefore, the axial length of the power unit can be further shortened.
  • the first bolt 10 and the second bolt 21 are arranged so as to be displaced in the circumferential direction. Therefore, interference between the bolts 10 and 21 can be prevented while minimizing the axial length and diameter of the rotor shaft 5 and the coupling 20.
  • the first bolt 10 is arranged in a range covered by the coupling 20. That is, within the range of the diameter direction of the coupling 20, the 1st volt
  • the first bolt 10 by housing the head of the first bolt 10 in the first bolt housing hole 15, the first bolt 10 can be prevented from protruding from the rotor shaft 5 in the axial direction of the rotor shaft 5. Therefore, it is possible to prevent interference between the coupling 20 arranged to cover at least a part of the first bolt 10 and the head of the first bolt 10. Therefore, according to the embodiment, not only the size of the rotor shaft 5 in the diameter direction but also the size of the entire power unit in the axial direction can be further reduced.
  • the rotor shaft 5 and the coupling 20 can be coupled by the second bolt 21 in a state where the head of the second bolt 21 is housed in the second bolt housing hole 22. Thereby, it is possible to prevent the second bolt 21 from protruding from the coupling 20 in the axial direction of the rotor shaft 5. Therefore, the whole power unit can be made smaller in the axial direction.
  • the short cylindrical portion (peripheral wall) of the flywheel 8 that defines the recess 11 for fitting the protrusion 14 of the rotor shaft 5 can be used as a portion into which the first bolt 10 is screwed. Therefore, it is possible to sufficiently check the screwing depth of the first bolt 10 by using a short cylindrical portion thicker than the bottom wall of the recess 11 while avoiding interference between the flywheel mounting bolt 9 and the first bolt 10. it can.
  • the present invention is not limited to a hybrid excavator but can be widely applied to hybrid construction machines in which an engine, a generator motor, and a hydraulic pump are connected on the same axis.
  • the present invention provides an engine having a crankshaft, a hydraulic pump that is connected to the engine and drives a hydraulic actuator, and is connected to the engine and operates as a generator by the power of the engine.
  • a power generator that assists the engine by charging the battery and operating as a motor by the electric power of the battery, a flywheel attached to the crankshaft, a pump shaft of the hydraulic pump, and the generator motor
  • a coupling that connects the rotor shaft of the rotor, the generator motor includes a rotor that rotates about the rotor shaft, and a stator that has a coil disposed on the outer periphery of the rotor, (I)
  • the crankshaft and the flywheel are directly connected, and the flywheel and the rotor shaft are directly connected.
  • the coupling is directly connected to the end surface of the rotor shaft opposite to the flywheel, and the pump shaft is connected to the coupling.
  • the coupling surface between the flywheel and the rotor shaft and the coupling surface between the rotor shaft and the coupling provide a hybrid construction machine that is disposed within the width range of the coil.
  • the configuration (ii) in which the rotor shaft and the pump shaft are connected via the coupling is adopted on the premise of the configuration (i) in which the flywheel and the rotor shaft are directly connected.
  • the present invention employs a configuration (iii) in which the coupling surface between the flywheel and the rotor shaft and the coupling surface between the rotor shaft and the coupling are arranged within the coil width range.
  • the “coil width range” in the configuration (iii) means the coil width range in the axial direction of the rotor shaft.
  • a coupling surface of the flywheel with respect to the rotor shaft is provided with a circular recess centered on the rotation center of the rotor shaft, and a coupling surface of the rotor shaft with respect to the flywheel is provided with a rotor.
  • a ring-shaped projection centering on the rotation center of the shaft is provided, and the hybrid construction machine passes through the bottom wall of the recess and is screwed into the end surface of the crankshaft, thereby the flywheel, the crankshaft, It is preferable that the flywheel and the rotor shaft are coupled with each other, further including a flywheel mounting bolt capable of coupling the projection, and the protrusion being fitted in the recess.
  • both the concentricity of the flywheel and the rotor shaft and the improvement of the assemblability can be achieved by fitting the recess and the protrusion.
  • the axial length of the coupling portion can be further shortened.
  • the diameter of the rotor shaft or coupling must be increased if the positions of both bolts are greatly shifted in the diameter direction.
  • a plurality of first bolts for connecting the flywheel and the rotor shaft at a plurality of locations on the circumference centered on the rotation center of the rotor shaft, and a circumference on the circumference centered on the rotation center of the rotor shaft A plurality of second bolts for coupling the rotor shaft and the coupling at a plurality of locations, wherein the first bolt and the second bolt are arranged so as to be displaced from each other in the circumferential direction.
  • interference between both bolts can be avoided while minimizing the axial length and diameter of the rotor shaft and coupling.
  • the first bolts penetrate the rotor shaft in the axial direction and are screwed into the flywheel, and the second bolts penetrate the coupling in the axial direction of the rotor shaft. Then, it is preferable that at least a part of each of the first bolts is screwed into the rotor shaft and disposed within a range covered by the coupling.
  • the first bolt is disposed within a range covered by the coupling. That is, the first bolt and the second bolt are displaced in the circumferential direction within the range in the diameter direction of the coupling.
  • bolt may be avoided can be suppressed more effectively.
  • the rotor shaft is formed with a first bolt accommodation hole capable of accommodating the head of the first bolt.
  • the rotor shaft in the diameter direction but also the size of the entire power unit in the axial direction.
  • the head of the first bolt in the first bolt housing hole, it is possible to prevent the first bolt from projecting from the rotor shaft in the axial direction of the rotor shaft. Therefore, it is possible to prevent interference between the coupling arranged to cover at least a part of the first bolt and the head of the first bolt.
  • a second bolt receiving hole that can receive the head of the second bolt is formed in the coupling.
  • the rotor shaft and the coupling can be coupled by the second bolt while the head of the second bolt is housed in the second bolt housing hole.
  • the hybrid construction machine further includes a first bolt that connects the rotor shaft and the flywheel by passing through the rotor shaft in the axial direction and screwed into the flywheel. It is preferable that the flywheel is screwed into a peripheral wall surrounding the concave portion.
  • the peripheral wall of the flywheel that defines the recess for fitting the protrusion of the rotor shaft can be used as a portion into which the first bolt is screwed. Therefore, it is possible to sufficiently secure the screwing depth of the first bolt using the peripheral wall thicker than the bottom wall of the recess while avoiding interference between the flywheel mounting bolt and the first bolt.
  • a cantilevered support structure can be realized by shortening the axial length of the connecting portion of the flywheel, rotor shaft, and pump shaft to reduce the bending moment applied to the crankshaft, and The axial length of the entire power unit can be shortened.

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Abstract

　フライホイールと、ロータシャフトと、ポンプシャフトとの結合部分の軸長を短くしてパワーユニット全体の軸長を短縮する。クランクシャフト４とフライホイール８とが直結されているとともに、フライホイール８とロータシャフト５とが直結され、ロータシャフト５におけるフライホイール８と反対側の端面にカップリング２０が直結されているとともにカップリング２０にポンプシャフト６が接続され、フライホイール８とロータシャフト５との結合面、及びロータシャフト５とカップリング２０との結合面は、コイル１９の幅範囲内に配置されている。

Description

ハイブリッド建設機械
　本発明は、エンジンに接続された発電電動機及び油圧ポンプを有するハイブリッド建設機械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。
　ハイブリッドショベルは、エンジンと、エンジンに接続された発電電動機及び油圧ポンプとを備えている。油圧ポンプは、その吐出油により油圧アクチュエータを駆動させる。一方、発電電動機は、エンジンの動力により発電機として作動することによって蓄電器を充電し、適時、この蓄電器の電力により電動機として作動することによってエンジンをアシストする。
　ハイブリッドショベルにおいて、パワーユニットを構成するエンジン、発電電動機、及び油圧ポンプの接続（動力伝達）構造は、例えば、特許文献１に示されている。
　特許文献１に記載の構造は、エンジンのクランクシャフトに取り付けられたフライホイールを備えている。フライホイールは、発電電動機のロータシャフトに対してボルトにより直結されている。ロータシャフトは、発電電動機の電動機ハウジングに設けられたベアリングによって支持されている。これにより、フライホイール及びロータシャフトは、クランクシャフトのベアリングによる支持部分及びロータシャフトのベアリングによる支持部分の２箇所で支持されている。この状態で、ロータシャフトとポンプシャフトとは、スプライン結合されている。
　しかし、特許文献１の記載のように、ロータシャフトを単独でベアリングにより支持する場合、ロータシャフトをベアリングによる支持部分だけ長くする必要がある。そのため、フライホイール、ロータシャフト（ロータ）、及びポンプシャフトの結合部分の長さ、ひいてはパワーユニット全体の軸長が長くなる。
　このため、特にパワーユニットの設置スペース（エンジンルーム）が制限されるショベルにおいて、特許文献１に記載の構成は不利である。
　なお、特許文献１に記載の構造において、軸長を短縮するために、ロータシャフトを単独で支持するベアリングを省略することが考えられる。つまり、フライホイール及びロータシャフトがクランクシャフトのベアリングによる支持部分のみで片持ち状に支持される構造に転換することが考えられる。
　但し、特許文献１に記載の構造のままロータシャフトを支持するベアリング省略するだけでは、軸長の短縮は僅かである。そのため、フライホイール及びクランクシャフトが片持ち状に支持される構造とすることにより、クランクシャフトにかかる曲げモーメントが過大となる。したがって、クランクシャフト等の強度不足を招き、あるいはこれらを大幅に強度アップしなければならないという弊害が生じる。
特開２００８－７０２３号公報
　本発明の目的は、フライホイール、ロータシャフト、及びポンプシャフトの結合部分の軸長を短くしてクランクシャフトにかかる曲げモーメントを減少させることにより、片持ち状の支持構造を実現可能であり、かつ、パワーユニット全体の軸長の短縮を図ることができるハイブリッド建設機械を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明は、クランクシャフトを有するエンジンと、上記エンジンに接続され、油圧アクチュエータを駆動する油圧ポンプと、上記エンジンに接続され、上記エンジンの動力により発電機として作動することによって蓄電器を充電するとともに、上記蓄電器の電力により電動機として作動することによって上記エンジンをアシストする発電電動機と、上記クランクシャフトに取り付けられたフライホイールと、上記油圧ポンプが有するポンプシャフトと上記発電電動機が有するロータシャフトとを接続するカップリングと、を備え、上記発電電動機は、上記ロータシャフトを中心として回転するロータと、上記ロータの外周に配置されたコイルを有するステータとを具備し、
　（ｉ）　上記クランクシャフトと上記フライホイールとが直結されているとともに、上記フライホイールと上記ロータシャフトとが直結され、
　（ｉｉ）　上記ロータシャフトにおける上記フライホイールと反対側の端面に上記カップリングが直結されているとともに、上記カップリングに上記ポンプシャフトが接続され、
　（ｉｉｉ）　上記フライホイールと上記ロータシャフトとの結合面、及び上記ロータシャフトと上記カップリングとの結合面は、上記コイルの幅範囲内に配置されている、ハイブリッド建設機械を提供する。
　本発明によれば、フライホイール、ロータシャフト、及びポンプシャフトの結合部分の軸長を短くしてクランクシャフトにかかる曲げモーメントを減少させることにより、片持ち状の支持構造を実現可能であり、かつ、パワーユニット全体の軸長の短縮を図ることができる。
本発明の実施形態に係るフライホイール、ロータシャフト、及びポンプシャフトの結合構造を示す断面図である。 図１示すフライホイール、ロータ、及びカップリングの分解斜視図である。 図２に示すロータシャフトの裏面図である。 図３のＩＶ－ＩＶ線断面図である。
　以下添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
　図１を参照して、ハイブリッド建設機械は、エンジン１と、エンジン１にそれぞれ接続され発電電動機２及び油圧ポンプ３と、フライホイール８と、カップリング２０とを備えている。
　エンジン１は、その主要な構成（図示せず）を収容するエンジンハウジング３１と、エンジンハウジング３１を貫通してエンジンハウジング３１の外側に延びる出力軸としてのクランクシャフト４と、エンジンハウジング３１に対してクランクシャフト４を回転可能に支持するベアリング支持部分３２とを備えている。
　発電電動機２は、エンジン１の動力により発電機として作動することによって蓄電器（図示せず）を充電するとともに、上記蓄電器の電力により電動機として作動することによってエンジン１をアシストする。具体的に、発電電動機２は、ロータ３３と、ロータ３３の外周に配置されたステータ３４と、ロータ３３及びステータ３４を収容する電動機ハウジング７とを備えている。ロータ３３は、ロータシャフト５と、ロータシャフト５の外周に設けられたロータコア１７とを備え、ロータシャフト５を中心として回転する。ロータシャフト５におけるフライホイール８に対する結合面には、フライホイール８側に突出する突起１４が一体に設けられている。突起１４は、ロータシャフト５の回転中心（フライホイール８の回転中心及びポンプシャフトの回転中心と同義である。以下、シャフト回転中心という）Ｏを中心とするリング状の形状を有する。ステータ３４は、ステータコア１８と、ステータコア１８に巻回されたコイル１９とを有する。
　油圧ポンプ３は、その吐出油により図外の油圧アクチュエータを駆動する。具体的に、油圧ポンプ３は、ロータシャフト５に接続されるポンプシャフト６を有する。
　フライホイール８は、クランクシャフト４とロータシャフト５との間で、両者に接続されている。具体的に、フライホイール８のロータシャフト５に対する結合面には、ロータシャフト５側に突出する短筒部１２が一体に設けられている。この短筒部１２の内周側が凹部１１を構成する。凹部１１は、フライホイール８のロータシャフト５に対する結合面において、シャフト回転中心Ｏを中心とする円形に形成されている。また、凹部１１は、上記ロータシャフト５の突起１４を嵌合可能な大きさに設定されている。なお、凹部１１を取り囲む短筒部１２は、本実施形態に係る周壁を構成する。
　カップリング２０は、ロータシャフト５とポンプシャフト６との間で、両者に接続されている。
　以上のように、エンジン１の出力軸であるクランクシャフト４には、発電電動機２のロータシャフト５が接続され、このロータシャフト５には油圧ポンプ３のポンプシャフト６が接続されている。
　以下、各結合部の具体的な構造を図１～図３によって説明する。
　（Ａ）　クランクシャフト４とロータシャフト５の結合部
　クランクシャフト４の端部は、電動機ハウジング７内に導入されている。このクランクシャフト４の端面には、電動機ハウジング７内で、フライホイール８が直結されている。具体的に、クランクシャフト４の端面とフライホイール８とは、シャフト回転中心Ｏを中心とする周方向の複数個所でフライホイール取付ボルト９によって固定されている。さらに、このフライホイール８には、ロータシャフト５が直結されている。具体的に、フライホイール８とロータシャフト５とは、シャフト回転中心Ｏを中心とする周方向の複数個所で複数の第１ボルト１０によって固定されている。
　なお、図１～図３において、フライホイール８及びロータシャフト５の形状は、簡略化されている。
　（Ａ－１）　クランクシャフト４とフライホイール８の結合構造
　フライホイール取付ボルト９は、フライホイール８に形成された凹部１１の底壁を貫通してクランクシャフト４の端面（ねじ穴）にねじ込まれている。図２中、符号１３は、フライホイール取付ボルト９が通されるボルト通し穴を指示する。
　（Ａ－２）　フライホイール８とロータシャフト５の結合構造
　ロータシャフト５の突起１４がフライホイール８の凹部１１に嵌合した状態で、ロータシャフト５は、フライホイール８におけるロータシャフト５に対する結合面（短筒部１２側の端面）に第１ボルト１０によって直結されている。
　第１ボルト１０は、シャフト回転中心Ｏと平行する方向にロータシャフト５を貫通してフライホイール８にねじ込まれる。具体的に、ロータシャフト５におけるシャフト回転中心Ｏの周方向の複数個所には、第１ボルト収容穴１５（図１、図３、及び図４参照）と、ボルト通し穴１６（図１～図４参照）とが同心に設けられている。第１ボルト収容穴１５は、ロータシャフト５のカップリング２０側の端面から逆の端面に至らない範囲に形成された有底の穴である。ボルト通し穴１６は、第１ボルト収容穴１５の底壁に形成されている。第１ボルト１０は、その頭部が第１ボルト収容穴１５に収容された状態で、そのねじ部が第１ボルト収容穴１５の底壁を貫通してフライホイール８にねじ込まれている。本実施形態では、第１ボルト１０の少なくとも一部がカップリング２０に覆われる範囲内に配置されるように、第１ボルト収容穴１５及びボルト通し穴１６が配置されている。
　（Ｂ）　ロータシャフト５とポンプシャフト６の結合部
　ロータシャフト５におけるフライホイール８と反対側の面（カップリング２０に対する結合面）は、カップリング２０に直結されている。具体的に、ロータシャフト５とフライホイール８とは、シャフト回転中心Ｏを中心とする周方向の複数個所で複数の第２ボルト２１によって固定されている。また、カップリング２０におけるロータシャフト５と反対側の端部は、ポンプシャフト６に対してスプライン結合されている。
　第２ボルト２１は、シャフト回転中心Ｏと平行する方向にカップリング２０を貫通してロータシャフト５にねじ込まれる。具体的に、カップリング２０におけるシャフト回転中心Ｏの周方向の複数個所には、第２ボルト収容穴２２と、ボルト通し穴２３とが同心に設けられている。第２ボルト収容穴２２は、カップリング２０の油圧ポンプ３側の端面から逆の端面に至らない範囲に形成されて有底の穴である。ボルト通し穴２３は、第２ボルト収容穴２２の底壁に形成されている。また、図１、図３及び図４に示すように、ロータシャフト５におけるカップリング２０に対する取付面には、上記ボルト通し穴２３に対応する位置にねじ穴２４が形成されている。第２ボルト２１は、その頭部が第２ボルト収容穴２２に収容された状態で、そのねじ部が第２ボルト収容穴２２の底壁を貫通してロータシャフト５のねじ穴２４にねじ込まれている。これにより、第２ボルト２１の頭部がカップリング２０の外側に突出するのを防止することができる。
　本実施形態において、フライホイール８とロータシャフト５との結合面、及びロータシャフト５とカップリング２０との結合面は、発電電動機２におけるステータ３４のコイル１９の幅範囲内に配置されている。
　言い換えれば、フライホイール８とロータシャフト５、及びロータシャフト５とカップリング２０は、それぞれ互いの結合面がコイル１９の幅範囲内に位置する状態でボルト結合されている。
　なお、コイル１９の幅範囲とは、シャフト回転中心Ｏと平行する方向におけるコイル１９の幅範囲のことを意味する。
　また、図３，４に示すように、ロータシャフト５のボルト通し穴１６とねじ穴２４とは、それぞれシャフト回転中心Ｏを中心とする円周上の複数個所に、互いに周方向に位置ずれして設けられている。
　すなわち、フライホイール８とロータシャフト５とを結合する第１ボルト１０、及び、ロータシャフト５とカップリング２０とを結合する第２ボルト２１は、互いに周方向に位置ずれして配置されている。
　なお、両ボルト１０、２１は、同一円周上に配置してもよいし、直径が僅かに異なる別々の円周上に設けてもよい。
　上記のように、実施形態では、フライホイール８とロータシャフト５(ロータ)とが直結されているとともに、このロータシャフト５に対してポンプシャフト６がスプライン結合されている。すなわち、フライホイール８とロータシャフト５とポンプシャフト６とがエンジンハウジング３１内でのクランクシャフト４のベアリング支持部分３２のみによって支持された「片持ち状の支持構造」が採用されている。
　但し、これだけでは、フライホイール８、ロータシャフト５、及びポンプシャフト６の結合部分の合計長が長く、クランクシャフト４にかかる曲げモーメントが大きくなる。そのため、クランクシャフト４がベアリング支持部分３２のみによって片持ち状に支持されている場合、クランクシャフト４が強度不足となる。
　そこで、上記実施形態では、フライホイール８とロータシャフト５との結合面、及びロータシャフト５とカップリング２０との結合面がコイル１９の幅範囲内に配置されている（コイル幅範囲内で三者を結合する）構成を採用する。これにより、フライホイール８、ロータシャフト５、及びポンプシャフト６の結合部分の合計の軸長を短縮してクランクシャフト４にかかる曲げ荷重を軽減することができる。
　言い換えれば、クランクシャフト４の強度をアップすることなく、フライホイール８、ロータシャフト５、及びポンプシャフト６を片持ち状に支持することが可能となる。
　これにより、エンジン１、発電電動機２、及び油圧ポンプ３から成るパワーユニットの軸長を短縮し、パワーユニットを限られたスペース(エンジンルーム)に容易に設置することができる。
　また、実施形態によると、次の効果を得ることができる。
　（Ｉ）　凹部１１とリング状の突起１４とを嵌合させた状態で、フライホイール８とロータシャフト５とが第１ボルト１０によって結合されている。そのため、フライホイール８とロータシャフト５との同心度を確保しながら組立性を改善することができる。
　この場合、上記嵌合のための凹部１１内にフライホイール取付ボルト９の頭部を収容することにより、フライホイール取付ボルト９の頭部がフライホイール８の外側に突出しない。そのため、パワーユニットの軸長をさらに短くすることができる。
　（ＩＩ）　フライホイール８とロータシャフト５とを第１ボルト１０で結合するとともに、ロータシャフト５とカップリング２０とを第２ボルト２１で結合する場合、第１ボルト１０と第２ボルト２１とが干渉する可能性がある。
　これを回避する方法として、ロータシャフト５の軸方向の寸法を両ボルト１０、２１の合計長さよりも大きくすることが考えられる。しかし、こうすると、フライホイール８、ロータシャフト、及びカップリング２０の結合部分の軸長が長くなる。
　また、両ボルト１０、２１の位置を直径方向に大きくずらすと、ロータシャフト５又はカップリング２０の直径寸法を大きくしなければならない。
　この点、実施形態では、第１ボルト１０及び第２ボルト２１が周方向に位置ずれして配置されている。そのため、ロータシャフト５及びカップリング２０の軸長及び直径を最小限に小さくしながら、両ボルト１０、２１の干渉を防止することができる。
　実施形態では、第１ボルト１０の少なくとも一部がカップリング２０によって覆われる範囲に配置されている。つまり、カップリング２０の直径方向の範囲内で、第１ボルト１０と第２ボルト２１とが周方向に位置ずれして配置されている。これにより、第２ボルト２１との干渉を避けるように第１ボルト１０を配置するためのロータシャフト５の直径方向の大きさをより有効に抑えることができる。
　実施形態では、第１ボルト１０の頭部を第１ボルト収容穴１５に収容することにより、ロータシャフト５の軸方向において第１ボルト１０がロータシャフト５から突出するのを防止することができる。そのため、第１ボルト１０の少なくとも一部を覆うように配置されるカップリング２０と第１ボルト１０の頭部との干渉を防ぐことができる。したがって、実施形態によれば、ロータシャフト５の直径方向の大きさだけでなく、パワーユニット全体の軸方向の大きさをより小さく抑えることができる。
　実施形態では、第２ボルト２１の頭部が第２ボルト収容穴２２に収容された状態で、この第２ボルト２１によってロータシャフト５とカップリング２０とを結合することができる。これにより、ロータシャフト５の軸方向において第２ボルト２１がカップリング２０から突出するのを防止することができる。したがって、パワーユニット全体を軸方向により小さくすることができる。
　実施形態によれば、ロータシャフト５の突起１４を嵌合するための凹部１１を規定するフライホイール８の短筒部（周壁）を第１ボルト１０をねじ込む部分として利用することができる。そのため、フライホイール取付ボルト９と第１ボルト１０との干渉を回避しながら、凹部１１の底壁よりも厚い短筒部を利用して第１ボルト１０のねじ込み深さを十分に確認することができる。
　ところで、本発明は、ハイブリッドショベルに限らず、エンジンと発電電動機と油圧ポンプとが同軸上で接続されるハイブリッド建設機械に広く適用することができる。
　なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。
　上記課題を解決するために、本発明は、クランクシャフトを有するエンジンと、上記エンジンに接続され、油圧アクチュエータを駆動する油圧ポンプと、上記エンジンに接続され、上記エンジンの動力により発電機として作動することによって蓄電器を充電するとともに、上記蓄電器の電力により電動機として作動することによって上記エンジンをアシストする発電電動機と、上記クランクシャフトに取り付けられたフライホイールと、上記油圧ポンプが有するポンプシャフトと上記発電電動機が有するロータシャフトとを接続するカップリングと、を備え、上記発電電動機は、上記ロータシャフトを中心として回転するロータと、上記ロータの外周に配置されたコイルを有するステータとを具備し、
　（ｉ）　上記クランクシャフトと上記フライホイールとが直結されているとともに、上記フライホイールと上記ロータシャフトとが直結され、
　（ｉｉ）　上記ロータシャフトにおける上記フライホイールと反対側の端面に上記カップリングが直結されているとともに、上記カップリングに上記ポンプシャフトが接続され、
　（ｉｉｉ）　上記フライホイールと上記ロータシャフトとの結合面、及び上記ロータシャフトと上記カップリングとの結合面は、上記コイルの幅範囲内に配置されている、ハイブリッド建設機械を提供する。
　このように、本発明では、フライホイールとロータシャフトとが直結される構成（ｉ）を前提として、ロータシャフトとポンプシャフトとがカップリングを介して接続されている構成（ｉｉ）を採用する。
　但し、これら構成（ｉ）及び（ｉｉ）だけでは、フライホイール、ロータシャフト、及びポンプシャフトの結合部分の合計長が長く、クランクシャフトにかかる曲げモーメントが大きくなる。そのため、クランクシャフトがベアリングによる支持部分のみによって片持ち状に支持されている場合、クランクシャフトが強度不足となる。
　そこで、本発明では、フライホイールとロータシャフトとの結合面、及びロータシャフトとカップリングとの結合面がコイルの幅範囲内に配置されている（ｉｉｉ）の構成を採用する。これにより、フライホイール、ロータシャフト、及びポンプシャフトの結合部分の合計の軸長を最小限に短縮することにより、クランクシャフトにかかる曲げモーメントを減少させることができる。したがって、本発明によれば、片持ち状の支持構造を実現可能となり、かつ、パワーユニット全体の軸長の短縮を図ることが可能となる。
　なお、上記構成（ｉｉｉ）における『コイルの幅範囲』とは、ロータシャフトの軸方向におけるコイルの幅範囲を意味する。
　上記ハイブリッド建設機械において、上記フライホイールにおける上記ロータシャフトに対する結合面には、上記ロータシャフトの回転中心を中心とする円形の凹部が設けられ、上記ロータシャフトにおける上記フライホイールに対する結合面には、ロータシャフトの回転中心を中心とするリング状の突起が設けられ、上記ハイブリッド建設機械は、上記凹部の底壁を貫通して上記クランクシャフトの端面にねじ込まれることにより、上記フライホイールと上記クランクシャフトとを結合可能なフライホイール取付ボルトをさらに備え、上記突起が上記凹部に嵌合した状態で、上記フライホイールと上記ロータシャフトとが結合されていることが好ましい。
　この態様によれば、凹部と突起との嵌合によってフライホイールとロータシャフトの同心度の確保と組立性の改善との両立を図ることができる。しかも、この嵌合のための凹部の底壁を貫通するフライホイール取付ボルトによってフライホイールとロータシャフトとを結合することにより、結合部分の軸長をさらに短くすることができる。
　ところで、フライホイールとロータシャフトとを第１ボルトによって結合するとともに、ロータシャフトとカップリングとを第２ボルトによって結合する場合を想定する。この場合、第１ボルトと第２ボルトとの干渉を避ける方法として、ロータシャフトの軸方向の寸法を両ボルトの合計長さよりも大きくすることが考えられる。しかし、こうすると、フライホイール、ロータシャフト、及びカップリングの結合部分の軸長が長くなる。
　また、両ボルトの干渉を避けるために両ボルトの位置を直径方向に大きくずらすと、ロータシャフト又はカップリングの直径寸法を大きくしなければならない。
　そこで、上記ロータシャフトの回転中心を中心とする円周上の複数個所において上記フライホイールと上記ロータシャフトとを結合する複数の第１ボルトと、上記ロータシャフトの回転中心を中心とする円周上の複数個所において上記ロータシャフトと上記カップリングとを結合する複数の第２ボルトとをさらに備え、上記第１ボルト及び上記第２ボルトは、互いに周方向に位置ずれして配置されていることが好ましい。
　この態様によれば、ロータシャフト及びカップリングの軸長及び直径を最小限にしながら、両ボルトの干渉を避けることができる。
　上記ハイブリッド建設機械において、上記各第１ボルトは、上記ロータシャフトをその軸方向に貫通して上記フライホイールにねじ込まれ、上記各第２ボルトは、上記カップリングを上記ロータシャフトの軸方向に貫通して上記ロータシャフトにねじ込まれ、上記各第１ボルトの少なくとも一部は、上記カップリングに覆われる範囲内に配置されていることが好ましい。
　この態様では、第１ボルトの少なくとも一部がカップリングに覆われる範囲内に配置されている。つまり、カップリングの直径方向の範囲内で、第１ボルトと第２ボルトとが周方向に位置ずれして配置されている。これにより、第２ボルトとの干渉を避けるように第１ボルトを配置するためのロータシャフトの直径方向の大きさをより有効に抑えることができる。
　上記ハイブリッド建設機械において、上記ロータシャフトには、上記第１ボルトの頭部を収容可能な第１ボルト収容穴が形成されていることが好ましい。
　この態様によれば、ロータシャフトの直径方向の大きさだけでなく、パワーユニット全体の軸方向の大きさをより小さく抑えることができる。具体的に、上記態様では、第１ボルトの頭部を第１ボルト収容穴に収容することにより、ロータシャフトの軸方向において第１ボルトがロータシャフトから突出するのを防止することができる。そのため、第１ボルトの少なくとも一部を覆うにように配置されるカップリングと第１ボルトの頭部との干渉を防ぐことができる。
　上記ハイブリッド建設機械において、上記カップリングには、上記第２ボルトの頭部を収容可能な第２ボルト収容穴が形成されていることが好ましい。
　この態様では、第２ボルトの頭部が第２ボルト収容穴に収容された状態で、この第２ボルトによってロータシャフトとカップリングとを結合することができる。これにより、ロータシャフトの軸方向において第２ボルトがカップリングから突出するのを防止することができる。したがって、パワーユニット全体を軸方向により小さくすることができる。
　上記ハイブリッド建設機械において、上記ロータシャフトをその軸方向に貫通して上記フライホイールにねじ込まれることにより、上記ロータシャフトと上記フライホイールとを結合する第１ボルトをさらに備え、上記第１ボルトは、上記フライホイールにおける上記凹部を取り囲む周壁にねじ込まれていることが好ましい。
　この態様によれば、上記ロータシャフトの突起を嵌合するための凹部を規定するフライホイールの周壁を第１ボルトをねじ込む部分として利用することができる。そのため、フライホイール取付ボルトと第１ボルトとの干渉を回避しながら、凹部の底壁よりも厚い周壁を利用して第１ボルトのねじ込み深さを十分に確保することができる。
　本発明によれば、フライホイール、ロータシャフト、及びポンプシャフトの結合部分の軸長を短くしてクランクシャフトにかかる曲げモーメントを減少させることにより、片持ち状の支持構造を実現可能であり、かつ、パワーユニット全体の軸長の短縮を図ることができる。
　Ｏ　　シャフト回転中心（ロータシャフトの回転中心）
　１　　エンジン
　２　　発電電動機
　３　　油圧ポンプ
　４　　クランクシャフト
　５　　ロータシャフト
　６　　ポンプシャフト
　８　　フライホイール
　９　　フライホイール取付ボルト
　１０　　第１ボルト
　１１　　凹部
　１２　　短筒部（周壁）
　１４　　突起
　１５　　第１ボルト収容穴
　１９　　コイル
　２０　　カップリング
　２１　　第２ボルト
　２２　　第２ボルト収容穴
　３２　　ベアリング支持部分
　３３　　ロータ
　３４　　ステータ

Claims (7)

  1. 　クランクシャフトを有するエンジンと、
    　上記エンジンに接続され、油圧アクチュエータを駆動する油圧ポンプと、
    　上記エンジンに接続され、上記エンジンの動力により発電機として作動することによって蓄電器を充電するとともに、上記蓄電器の電力により電動機として作動することによって上記エンジンをアシストする発電電動機と、
    　上記クランクシャフトに取り付けられたフライホイールと、
    　上記油圧ポンプが有するポンプシャフトと上記発電電動機が有するロータシャフトとを接続するカップリングと、を備え、
    　上記発電電動機は、上記ロータシャフトを中心として回転するロータと、上記ロータの外周に配置されたコイルを有するステータとを具備し、
    　（ｉ）　上記クランクシャフトと上記フライホイールとが直結されているとともに、上記フライホイールと上記ロータシャフトとが直結され、
    　（ｉｉ）　上記ロータシャフトにおける上記フライホイールと反対側の端面に上記カップリングが直結されているとともに、上記カップリングに上記ポンプシャフトが接続され、
    　（ｉｉｉ）　上記フライホイールと上記ロータシャフトとの結合面、及び上記ロータシャフトと上記カップリングとの結合面は、上記コイルの幅範囲内に配置されている、ハイブリッド建設機械。
  2. 　上記フライホイールにおける上記ロータシャフトに対する結合面には、上記ロータシャフトの回転中心を中心とする円形の凹部が設けられ、
    　上記ロータシャフトにおける上記フライホイールに対する結合面には、ロータシャフトの回転中心を中心とするリング状の突起が設けられ、
    　上記ハイブリッド建設機械は、上記凹部の底壁を貫通して上記クランクシャフトの端面にねじ込まれることにより、上記フライホイールと上記クランクシャフトとを結合可能なフライホイール取付ボルトをさらに備え、
    　上記突起が上記凹部に嵌合した状態で、上記フライホイールと上記ロータシャフトとが結合されている、請求項１に記載のハイブリッド建設機械。
  3. 　上記ロータシャフトの回転中心を中心とする円周上の複数個所において上記フライホイールと上記ロータシャフトとを結合する複数の第１ボルトと、
    　上記ロータシャフトの回転中心を中心とする円周上の複数個所において上記ロータシャフトと上記カップリングとを結合する複数の第２ボルトとをさらに備え、
    　上記第１ボルト及び上記第２ボルトは、互いに周方向に位置ずれして配置されている、請求項１又は２に記載のハイブリッド建設機械。
  4. 　上記各第１ボルトは、上記ロータシャフトをその軸方向に貫通して上記フライホイールにねじ込まれ、
    　上記各第２ボルトは、上記カップリングを上記ロータシャフトの軸方向に貫通して上記ロータシャフトにねじ込まれ、
    　上記各第１ボルトの少なくとも一部は、上記カップリングに覆われる範囲内に配置されている、請求項３に記載のハイブリッド建設機械。
  5. 　上記ロータシャフトには、上記第１ボルトの頭部を収容可能な第１ボルト収容穴が形成されている、請求項４に記載のハイブリッド建設機械。
  6. 　上記カップリングには、上記第２ボルトの頭部を収容可能な第２ボルト収容穴が形成されている、請求項４又は５に記載のハイブリッド建設機械。
  7. 　上記ロータシャフトをその軸方向に貫通して上記フライホイールにねじ込まれることにより、上記ロータシャフトと上記フライホイールとを結合する第１ボルトをさらに備え、
    　上記第１ボルトは、上記フライホイールにおける上記凹部を取り囲む周壁にねじ込まれている、請求項２に記載のハイブリッド建設機械。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016069794A (ja) * 2014-09-26 2016-05-09 日立建機株式会社 建設機械

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6027044B2 (ja) * 2014-03-14 2016-11-16 トヨタ自動車株式会社 車両用駆動装置とその組付方法
JP6324224B2 (ja) * 2014-06-10 2018-05-16 日立建機株式会社 ハイブリッド建設機械
WO2015195000A1 (en) 2014-06-17 2015-12-23 Volvo Construction Equipment Ab A power connection device
JP2017184506A (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 株式会社豊田自動織機 ハイブリッドパワーユニット用モータの防塵構造
US10352006B2 (en) * 2017-03-23 2019-07-16 Waterblasting, Llc Rumble strip forming apparatus and method
CN108394543B (zh) * 2018-04-17 2024-03-19 苏州飞驰环保科技股份有限公司 一种液压泵站与船用柴油机飞轮端的连接结构
CN109017262B (zh) * 2018-08-31 2024-05-14 精进电动科技股份有限公司 一种发动机和电机总成和一种车辆驱动装置
TWI687591B (zh) * 2018-11-07 2020-03-11 財團法人工業技術研究院 飛輪能量儲存系統
TWI763610B (zh) * 2020-11-11 2022-05-01 財團法人工業技術研究院 飛輪能量儲存系統
WO2024009346A1 (ja) * 2022-07-04 2024-01-11 ファナック株式会社 電動機の回転子

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002238214A (ja) * 2001-02-13 2002-08-23 Yanmar Diesel Engine Co Ltd エンジン発電機
JP2008007023A (ja) 2006-06-30 2008-01-17 Komatsu Ltd 発電電動機
JP2008290594A (ja) * 2007-05-25 2008-12-04 Meidensha Corp 建設機械のハイブリッドシステム

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19721528A1 (de) * 1997-05-22 1998-11-26 Still Gmbh Elektrische Maschine und Verfahren zur Montage der elektrischen Maschine an einem Aggregat
DE19942445A1 (de) * 1998-09-07 2000-05-04 Toyota Motor Co Ltd Fahrzeugantriebsvorrichtung
DE10036504B4 (de) * 1999-08-02 2011-05-19 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Antriebsstrang
US6204577B1 (en) * 2000-01-05 2001-03-20 Jeffrey Eliot Chottiner Method and apparatus for space-saving installation of a starter-alternator
FR2829538B1 (fr) 2001-09-12 2003-12-19 Valeo Equip Electr Moteur Montage d'un volant d'un embrayage, portant le rotor d'une machine electrique tournante, sur le vilebrequin du moteur d'un vehicule
US6720696B2 (en) * 2001-11-01 2004-04-13 Ford Global Technologies, Llc Starter/generator and a method for mounting a starter/generator within a vehicle
DE60329042D1 (de) * 2003-10-02 2009-10-08 Yanmar Co Ltd Stromerzeugungssystem für Schiffe
EP2595286A3 (en) * 2005-05-10 2016-04-06 Komatsu Ltd. Engine with generator/motor as auxiliary power unit
EP1736345A1 (de) * 2005-06-22 2006-12-27 Zf Friedrichshafen Ag Elektromotorisches Antriebsmodul
JP4239102B2 (ja) * 2005-07-05 2009-03-18 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 ハイブリッド車用駆動装置
CN1935551A (zh) 2005-09-20 2007-03-28 奇瑞汽车有限公司 一种混合动力汽车动力装置
JP5064945B2 (ja) * 2007-09-10 2012-10-31 株式会社小松製作所 パワーユニット
DE102009045727A1 (de) * 2009-10-15 2011-04-21 Zf Friedrichshafen Ag Antriebseinheit für ein Hybridfahrzeug
JP5255555B2 (ja) * 2009-12-18 2013-08-07 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 車両用駆動装置
US8659192B2 (en) * 2010-09-16 2014-02-25 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Rotary electrical apparatus
JP5527170B2 (ja) * 2010-11-12 2014-06-18 アイシン精機株式会社 車両用クラッチ装置
JP5188591B2 (ja) * 2011-03-31 2013-04-24 株式会社小松製作所 発電機モータ
JP5274610B2 (ja) * 2011-03-31 2013-08-28 株式会社小松製作所 建設機械
JP5188593B2 (ja) * 2011-03-31 2013-04-24 株式会社小松製作所 発電電動機の冷却構造及び発電電動機
JP5060630B1 (ja) * 2011-03-31 2012-10-31 株式会社小松製作所 発電電動機の冷却構造及び発電電動機
JP5867103B2 (ja) * 2012-01-16 2016-02-24 コベルコ建機株式会社 ハイブリッド建設機械の駆動装置
US8770364B2 (en) * 2012-01-31 2014-07-08 Ford Global Technologies, Llc Modular powertrain component for hybrid electric vehicles

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002238214A (ja) * 2001-02-13 2002-08-23 Yanmar Diesel Engine Co Ltd エンジン発電機
JP2008007023A (ja) 2006-06-30 2008-01-17 Komatsu Ltd 発電電動機
JP2008290594A (ja) * 2007-05-25 2008-12-04 Meidensha Corp 建設機械のハイブリッドシステム

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2696000A4

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016069794A (ja) * 2014-09-26 2016-05-09 日立建機株式会社 建設機械

Also Published As

Publication number Publication date
US9062692B2 (en) 2015-06-23
JP2012219488A (ja) 2012-11-12
CN103459725B (zh) 2016-04-13
US20140026552A1 (en) 2014-01-30
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CN103459725A (zh) 2013-12-18
EP2696000A1 (en) 2014-02-12
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EP2696000B1 (en) 2022-05-18

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