以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る流体圧駆動ユニットとしての油圧駆動ユニット100について説明する。油圧駆動ユニット100では、作動流体として作動油が用いられる。なお、作動油に代えて、作動水など他の流体を作動流体として用いてもよい。
Hereinafter, a hydraulic drive unit 100 as a fluid pressure drive unit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the hydraulic drive unit 100, working oil is used as the working fluid. Note that other fluids such as working water may be used as the working fluid instead of the working oil.
まず、図1から図3を参照して、油圧駆動ユニット100の構成について説明する。
First, the configuration of the hydraulic drive unit 100 will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
油圧駆動ユニット100は、流体圧アクチュエータとしての油圧アクチュエータ(図示省略)に作動油を供給して駆動するものである。油圧駆動ユニット100は、原動機で駆動されるメイン油圧ポンプ(図示省略)から吐出される作動油によって油圧アクチュエータを駆動するパワーショベル等のハイブリッド建設機械に適用される。
The hydraulic drive unit 100 is driven by supplying hydraulic oil to a hydraulic actuator (not shown) as a fluid pressure actuator. The hydraulic drive unit 100 is applied to a hybrid construction machine such as a power shovel that drives a hydraulic actuator with hydraulic oil discharged from a main hydraulic pump (not shown) driven by a prime mover.
油圧駆動ユニット100は、図1に示すように、作動油を吸い込んで吐出する流体圧ポンプとしての油圧ポンプ10と、供給される作動油によって回転駆動される流体圧モータとしての油圧モータ20とからなる流体圧ポンプモータとしての油圧ポンプモータ1を備える。
As shown in FIG. 1, the hydraulic drive unit 100 includes a hydraulic pump 10 as a fluid pressure pump that sucks and discharges hydraulic oil, and a hydraulic motor 20 as a fluid pressure motor that is rotationally driven by the supplied hydraulic oil. A hydraulic pump motor 1 as a fluid pressure pump motor is provided.
また、油圧駆動ユニット100は、油圧ポンプモータ1と並列に並べて配置される電動機30と、油圧ポンプモータ1と電動機30とが同一の面に取り付けられるプレート40と、油圧ポンプモータ1の回転軸2と電動機30の回転軸(図示省略)との間で動力を伝達する動力伝達機構50と、動力伝達機構50内の潤滑用流体としての潤滑油を導いて電動機30を冷却する循環機構60とを備える。
The hydraulic drive unit 100 includes an electric motor 30 arranged in parallel with the hydraulic pump motor 1, a plate 40 on which the hydraulic pump motor 1 and the electric motor 30 are mounted on the same surface, and a rotating shaft 2 of the hydraulic pump motor 1. A power transmission mechanism 50 that transmits power between the motor 30 and a rotating shaft (not shown) of the electric motor 30, and a circulation mechanism 60 that guides lubricating oil as a lubricating fluid in the power transmission mechanism 50 to cool the electric motor 30. Prepare.
油圧ポンプモータ1を構成する油圧ポンプ10と油圧モータ20とは、それぞれ斜板式可変容量タイプのピストンポンプモータである。油圧モータ20は、油圧ポンプ10と比較して大型のピストンポンプモータである。
The hydraulic pump 10 and the hydraulic motor 20 constituting the hydraulic pump motor 1 are each a swash plate type variable displacement type piston pump motor. The hydraulic motor 20 is a large piston pump motor compared to the hydraulic pump 10.
油圧ポンプモータ1は、図2に示すように、油圧ポンプ10と油圧モータ20とを収容するケーシング3と、ケーシング3に回転自在に軸支され油圧ポンプ10と油圧モータ20とで共通して用いられる単一の回転軸2とを備える。
As shown in FIG. 2, the hydraulic pump motor 1 is commonly used by the casing 3 that accommodates the hydraulic pump 10 and the hydraulic motor 20, and rotatably supported by the casing 3. And a single rotating shaft 2.
ケーシング3は、プレート40にボルト締結されるフランジ部3aを有する。ケーシング3は、油圧ポンプ10に供給される作動油が流れるとともに油圧モータ20から排出される作動油が流れる給排通路4と、油圧ポンプ10から吐出される作動油が流れる吐出通路5と、油圧アクチュエータから戻されて油圧モータ20に供給される作動油が流れる戻り通路6とを有する。
The casing 3 has a flange portion 3 a that is bolted to the plate 40. The casing 3 includes a supply / discharge passage 4 through which hydraulic oil supplied to the hydraulic pump 10 flows and hydraulic oil discharged from the hydraulic motor 20 flows, a discharge passage 5 through which hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 10 flows, and hydraulic pressure And a return passage 6 through which hydraulic oil returned from the actuator and supplied to the hydraulic motor 20 flows.
給排通路4は、作動油が溜められるタンク(図示省略)に連通する。吐出通路5と戻り通路6とは、油圧アクチュエータに連通する。給排通路4は、吐出通路5及び戻り通路6と対向して設けられる。
The supply / discharge passage 4 communicates with a tank (not shown) in which hydraulic oil is stored. The discharge passage 5 and the return passage 6 communicate with the hydraulic actuator. The supply / discharge passage 4 is provided to face the discharge passage 5 and the return passage 6.
油圧ポンプ10と油圧モータ20とは、給排通路4と吐出通路5と戻り通路6とを挟んで回転軸2の軸方向に対向するように配置される。
The hydraulic pump 10 and the hydraulic motor 20 are arranged to face each other in the axial direction of the rotary shaft 2 with the supply / discharge passage 4, the discharge passage 5, and the return passage 6 interposed therebetween.
油圧ポンプ10は、給排通路4の作動油を吸い込んで、吐出通路5に吐出する。油圧ポンプ10は、吐出した作動油によってメイン油圧ポンプによる油圧アクチュエータの駆動をアシストする。油圧ポンプ10は、回転軸2に連結されるシリンダブロック11と、シリンダブロック11に画成される複数のシリンダ12に各々収容される複数のピストン13と、摺接するピストン13を往復動させる斜板14と、シリンダブロック11の端面が摺接するポートプレート15とを備える。
The hydraulic pump 10 sucks hydraulic oil in the supply / discharge passage 4 and discharges it to the discharge passage 5. The hydraulic pump 10 assists the drive of the hydraulic actuator by the main hydraulic pump with the discharged hydraulic oil. The hydraulic pump 10 includes a cylinder block 11 coupled to the rotary shaft 2, a plurality of pistons 13 respectively accommodated in a plurality of cylinders 12 defined in the cylinder block 11, and a swash plate that reciprocates the pistons 13 that are in sliding contact with each other. 14 and a port plate 15 in which the end face of the cylinder block 11 is in sliding contact.
シリンダブロック11は、略円柱状に形成され、回転軸2と一体に回転する。シリンダブロック11は、回転軸2によって回転駆動される。シリンダブロック11には、複数のシリンダ12が回転軸2と平行に形成される。
The cylinder block 11 is formed in a substantially cylindrical shape and rotates integrally with the rotary shaft 2. The cylinder block 11 is rotationally driven by the rotary shaft 2. A plurality of cylinders 12 are formed in the cylinder block 11 in parallel with the rotation shaft 2.
シリンダ12は、シリンダブロック11の回転軸2を中心とする同一円周上に一定の間隔で環状に並べて配置される。各々のシリンダ12には、ピストン13が挿入され、ピストン13との間に容積室12aが画成される。容積室12aは、連通孔を通じてポートプレート15と連通する。
The cylinders 12 are arranged in a ring at regular intervals on the same circumference around the rotation axis 2 of the cylinder block 11. A piston 13 is inserted into each cylinder 12, and a volume chamber 12 a is defined between the cylinders 13. The volume chamber 12a communicates with the port plate 15 through the communication hole.
ピストン13は、シリンダブロック11が回転軸2とともに回転したときに、斜板14に摺接する。これにより、ピストン13は、斜板14の傾転角度に応じてシリンダ12内を往復動し、容積室12aを拡縮することとなる。
The piston 13 is in sliding contact with the swash plate 14 when the cylinder block 11 rotates together with the rotary shaft 2. Thereby, the piston 13 reciprocates in the cylinder 12 according to the tilt angle of the swash plate 14, and expands and contracts the volume chamber 12a.
斜板14は、容量切換アクチュエータ(図示省略)によって傾転角度が調整可能に設けられる。斜板14は、回転軸2に対して垂直な傾転角度が零の状態から、図2に示す状態に傾転可能である。斜板14の傾転角度は、容量切換アクチュエータによって無段階に調整される。
The swash plate 14 is provided such that the tilt angle can be adjusted by a capacity switching actuator (not shown). The swash plate 14 can be tilted from a state where the tilt angle perpendicular to the rotation shaft 2 is zero to the state shown in FIG. The tilt angle of the swash plate 14 is adjusted steplessly by the capacity switching actuator.
ポートプレート15は、円板状に形成され、その中心に回転軸2が挿通する貫通孔を有する。ポートプレート15は、回転軸2を中心とする円弧状に形成されて給排通路4と容積室12aとを連通させる供給ポート15aと、同じく回転軸2を中心とする円弧状に形成されて吐出通路5と容積室12aとを連通させる吐出ポート15bとを有する。
The port plate 15 is formed in a disc shape, and has a through hole through which the rotary shaft 2 is inserted. The port plate 15 is formed in an arc shape centered on the rotation shaft 2 and is formed in an arc shape centered on the rotation shaft 2 and discharged, similarly to the supply port 15a communicating the supply / discharge passage 4 and the volume chamber 12a. It has a discharge port 15b for communicating the passage 5 and the volume chamber 12a.
油圧ポンプ10では、ピストン13が斜板14に摺接して容積室12aが拡張する領域が吸込領域であり、ピストン13が斜板14に摺接して容積室12aが収縮する領域が吐出領域である。供給ポート15aは、吸込領域に対応して形成され、吐出ポート15bは、吐出領域に対応して形成される。これにより、シリンダブロック11の回転に伴い、供給ポート15aに臨んだ容積室12aには作動油が吸い込まれ、吐出ポート15bに臨んだ容積室12aからは作動油が吐出されることとなる。
In the hydraulic pump 10, a region where the piston 13 slides on the swash plate 14 and the volume chamber 12a expands is a suction region, and a region where the piston 13 slides on the swash plate 14 and the volume chamber 12a contracts is a discharge region. . The supply port 15a is formed corresponding to the suction area, and the discharge port 15b is formed corresponding to the discharge area. Thus, as the cylinder block 11 rotates, the hydraulic oil is sucked into the volume chamber 12a facing the supply port 15a, and the hydraulic oil is discharged from the volume chamber 12a facing the discharge port 15b.
油圧モータ20は、油圧アクチュエータから排出された作動油によって回転駆動される。油圧モータ20は、回転軸2に連結されるシリンダブロック21と、シリンダブロック21に画成される複数のシリンダ22に各々収容される複数のピストン23と、摺接するピストン23を往復動させる斜板24と、シリンダブロック21の端面が摺接するポートプレート25とを備える。油圧モータ20のシリンダブロック21とシリンダ22とピストン23と斜板24とは、上述した油圧ポンプ10の構成と大きさが異なるのみで同様の構成であるため、ここでは説明を省略する。
The hydraulic motor 20 is rotationally driven by hydraulic oil discharged from the hydraulic actuator. The hydraulic motor 20 includes a cylinder block 21 connected to the rotary shaft 2, a plurality of pistons 23 accommodated in a plurality of cylinders 22 defined in the cylinder block 21, and a swash plate that reciprocates the pistons 23 that are in sliding contact with each other. 24 and a port plate 25 in which the end face of the cylinder block 21 is in sliding contact. The cylinder block 21, the cylinder 22, the piston 23, and the swash plate 24 of the hydraulic motor 20 have the same configuration except for the configuration of the hydraulic pump 10 described above, and thus the description thereof is omitted here.
ポートプレート25は、円板状に形成され、その中心に回転軸2が挿通する貫通孔を有する。ポートプレート25は、回転軸2を中心とする円弧状に形成されて戻り通路6と容積室22aとを連通させる供給ポート25aと、同じく回転軸2を中心とする円弧状に形成されて給排通路4と容積室22aとを連通させる排出ポート25bとを有する。
The port plate 25 is formed in a disc shape and has a through hole through which the rotary shaft 2 is inserted. The port plate 25 is formed in an arc shape with the rotation shaft 2 as the center, and the supply port 25a that connects the return passage 6 and the volume chamber 22a. It has a discharge port 25b for communicating the passage 4 and the volume chamber 22a.
油圧モータ20では、ピストン23が斜板24に摺接して容積室22aが拡張する領域が吸込領域であり、ピストン23が斜板24に摺接して容積室22aが収縮する領域が排出領域である。供給ポート25aは、吸込領域に対応して形成され、排出ポート25bは、排出領域に対応して形成される。これにより、シリンダブロック21の回転に伴い、供給ポート25aに臨んだ容積室22aには作動油が吸い込まれ、排出ポート25bに臨んだ容積室22aからは作動油が排出されることとなる。
In the hydraulic motor 20, a region where the piston 23 slides on the swash plate 24 and the volume chamber 22a expands is a suction region, and a region where the piston 23 slides on the swash plate 24 and the volume chamber 22a contracts is a discharge region. . The supply port 25a is formed corresponding to the suction area, and the discharge port 25b is formed corresponding to the discharge area. Thereby, with the rotation of the cylinder block 21, the hydraulic oil is sucked into the volume chamber 22a facing the supply port 25a, and the hydraulic oil is discharged from the volume chamber 22a facing the discharge port 25b.
電動機30は、油圧ポンプ10を回転駆動するとともに、油圧モータ20の回転によって回生電力を発電可能である。電動機30にて発電された電力は、蓄電装置(図示省略)に蓄電される。電動機30は、油圧モータ20の回転によって回生されて蓄電装置に蓄電された回生電力を使用して油圧ポンプ10を回転駆動する。
The electric motor 30 can drive the hydraulic pump 10 to rotate and can generate regenerative power by the rotation of the hydraulic motor 20. The electric power generated by the electric motor 30 is stored in a power storage device (not shown). The electric motor 30 rotationally drives the hydraulic pump 10 using the regenerative power regenerated by the rotation of the hydraulic motor 20 and stored in the power storage device.
プレート40は、図1に示すように、一方の面40aに油圧ポンプモータ1と電動機30とが取り付けられ、他方の面40bに動力伝達機構50のケーシング51が取り付けられる板状部材である。これにより、動力伝達機構50は、プレート40を挟んで油圧ポンプモータ1及び電動機30と対向して設けられることとなる。プレート40には、油圧ポンプモータ1の回転軸2が貫通する貫通孔(図示省略)と、電動機30の回転軸が貫通する貫通孔(図示省略)と、電動機30を冷却した潤滑油が還流される還流口42(図3参照)とが形成される。
As shown in FIG. 1, the plate 40 is a plate-like member in which the hydraulic pump motor 1 and the electric motor 30 are attached to one surface 40 a and the casing 51 of the power transmission mechanism 50 is attached to the other surface 40 b. As a result, the power transmission mechanism 50 is provided to face the hydraulic pump motor 1 and the electric motor 30 with the plate 40 interposed therebetween. The plate 40 is recirculated with a through hole (not shown) through which the rotary shaft 2 of the hydraulic pump motor 1 passes, a through hole (not shown) through which the rotary shaft of the electric motor 30 passes, and lubricating oil that has cooled the electric motor 30. The reflux port 42 (see FIG. 3) is formed.
以上のように、油圧駆動ユニット100では、油圧ポンプモータ1と電動機30とが、プレート40と動力伝達機構50とを介してU字状に配置される。よって、油圧ポンプモータ1と電動機30とが並列に並べて配置される分だけ、油圧駆動ユニット100の全長を短くすることができる。したがって、油圧駆動ユニット100のハイブリッド建設機械への搭載性を向上することができる。
As described above, in the hydraulic drive unit 100, the hydraulic pump motor 1 and the electric motor 30 are arranged in a U shape via the plate 40 and the power transmission mechanism 50. Therefore, the total length of the hydraulic drive unit 100 can be shortened by the amount that the hydraulic pump motor 1 and the electric motor 30 are arranged in parallel. Therefore, the mountability of the hydraulic drive unit 100 on the hybrid construction machine can be improved.
なお、U字状の配置に代えて、油圧ポンプモータ1をプレート40の一方の面40aに取り付け、電動機30をプレート40の他方の面40bに取り付けてもよい。また、油圧ポンプモータ1と電動機30とを、プレート40を挟んで直列に配置してもよい。
The hydraulic pump motor 1 may be attached to one surface 40a of the plate 40 and the electric motor 30 may be attached to the other surface 40b of the plate 40 instead of the U-shaped arrangement. Further, the hydraulic pump motor 1 and the electric motor 30 may be arranged in series with the plate 40 interposed therebetween.
動力伝達機構50は、図3に示すように、プレート40に固定されるケーシング51と、油圧ポンプモータ1の回転軸2と一体に回転する第一ギア52と、電動機30の回転軸と一体に回転する第二ギア53と、第一ギア52と第二ギア53の間に設けられて動力を伝達するアイドルギア54とを備える。
As shown in FIG. 3, the power transmission mechanism 50 includes a casing 51 fixed to the plate 40, a first gear 52 that rotates integrally with the rotating shaft 2 of the hydraulic pump motor 1, and a rotating shaft of the electric motor 30. A rotating second gear 53 and an idle gear 54 provided between the first gear 52 and the second gear 53 for transmitting power are provided.
ケーシング51は、第一ギア52と第二ギア53とアイドルギア54とを収容する。ケーシング51は、開口端面51aがプレート40の他方の面40bに当接した状態でボルト締結される。ケーシング51の内部には、潤滑油が充填される。ケーシング51は、開口端面51aと反対側の端面に形成されてアイドルギア54の回転軸が挿通する貫通孔51bを有する。
The casing 51 accommodates a first gear 52, a second gear 53, and an idle gear 54. The casing 51 is bolted in a state where the open end surface 51 a is in contact with the other surface 40 b of the plate 40. The casing 51 is filled with lubricating oil. The casing 51 has a through hole 51b formed on the end surface opposite to the opening end surface 51a and through which the rotation shaft of the idle gear 54 is inserted.
第一ギア52は、回転軸上に形成されて油圧ポンプモータ1の回転軸2が嵌挿される凹部52aを有する。これにより、第一ギア52は、油圧ポンプモータ1の回転軸2と一体に回転することとなる。第一ギア52は、回転軸の一端が第一軸受52bによってプレート40に回転自在に軸支され、回転軸の他端が第二軸受52cによってケーシング51に回転自在に軸支される。
The first gear 52 has a recess 52a formed on the rotating shaft and into which the rotating shaft 2 of the hydraulic pump motor 1 is fitted. Thereby, the first gear 52 rotates integrally with the rotary shaft 2 of the hydraulic pump motor 1. In the first gear 52, one end of the rotating shaft is rotatably supported on the plate 40 by the first bearing 52b, and the other end of the rotating shaft is rotatably supported on the casing 51 by the second bearing 52c.
同様に、第二ギア53は、回転軸上に形成されて電動機30の回転軸が嵌挿される凹部53aを有する。これにより、第二ギア53は、電動機30の回転軸と一体に回転することとなる。第二ギア53は、回転軸の一端が第一軸受53bによってプレート40に回転自在に軸支され、回転軸の他端が第二軸受53cによってケーシング51に回転自在に軸支される。
Similarly, the second gear 53 has a concave portion 53a formed on the rotation shaft and into which the rotation shaft of the electric motor 30 is inserted. As a result, the second gear 53 rotates integrally with the rotating shaft of the electric motor 30. In the second gear 53, one end of the rotating shaft is rotatably supported on the plate 40 by the first bearing 53b, and the other end of the rotating shaft is rotatably supported on the casing 51 by the second bearing 53c.
アイドルギア54は、第一ギア52と第二ギア53との各々と噛合して相互に動力を伝達する。アイドルギア54は、回転軸の一端が第一軸受54bによってプレート40に回転自在に軸支され、回転軸の略中央が第二軸受54cによってケーシング51に回転自在に軸支される。アイドルギア54の回転軸の他端は、貫通孔51bを挿通して循環機構60のケーシング61内に延設される。
The idle gear 54 meshes with each of the first gear 52 and the second gear 53 to transmit power to each other. In the idle gear 54, one end of a rotating shaft is rotatably supported on the plate 40 by a first bearing 54b, and the approximate center of the rotating shaft is rotatably supported on the casing 51 by a second bearing 54c. The other end of the rotating shaft of the idle gear 54 is inserted into the casing 61 of the circulation mechanism 60 through the through hole 51b.
このように、第一ギア52と第二ギア53との間にアイドルギア54が設けられることで、油圧ポンプモータ1と電動機30との距離が比較的離れている場合でも、第一ギア52と第二ギア53とが大径になることが抑制される。したがって、動力伝達機構50を小型化できるとともに、油圧駆動ユニット100全体を小型化できる。
As described above, by providing the idle gear 54 between the first gear 52 and the second gear 53, even when the distance between the hydraulic pump motor 1 and the electric motor 30 is relatively long, The second gear 53 is prevented from becoming large in diameter. Therefore, the power transmission mechanism 50 can be reduced in size, and the entire hydraulic drive unit 100 can be reduced in size.
また、第一ギア52と第二ギア53とのギア比を調整することで、油圧ポンプモータ1と電動機30との間の減速比を適切な値に設定することが可能である。
Further, by adjusting the gear ratio between the first gear 52 and the second gear 53, the reduction ratio between the hydraulic pump motor 1 and the electric motor 30 can be set to an appropriate value.
循環機構60は、その内部が動力伝達機構50のケーシング51の内部と連通するケーシング61と、ケーシング61内をアイドルギア54と一体に回転する回転部材としてのインペラ62と、インペラ62がかき上げた潤滑用流体を電動機30に導く供給流路63と、電動機30に導かれた潤滑用流体を動力伝達機構50内に戻す還流流路64とを備える。
The circulation mechanism 60 has a casing 61 whose inside communicates with the inside of the casing 51 of the power transmission mechanism 50, an impeller 62 as a rotating member that rotates integrally with the idle gear 54 in the casing 61, and the impeller 62 lifted up. A supply flow path 63 that guides the lubricating fluid to the electric motor 30 and a return flow path 64 that returns the lubricating fluid guided to the electric motor 30 into the power transmission mechanism 50 are provided.
ケーシング61は、開口端面61aが動力伝達機構50のケーシング51に当接した状態で固定される。ケーシング61の内部には、動力伝達機構50のケーシング51の内部に充填された潤滑油が流入する。また、ケーシング61内には、アイドルギア54の回転軸の他端を回転自在に軸支する第三軸受54dが設けられる。
The casing 61 is fixed in a state in which the opening end surface 61 a is in contact with the casing 51 of the power transmission mechanism 50. Lubricating oil filled in the casing 51 of the power transmission mechanism 50 flows into the casing 61. In addition, a third bearing 54 d that rotatably supports the other end of the rotating shaft of the idle gear 54 is provided in the casing 61.
インペラ62は、アイドルギア54と同軸に設けられる羽根車である。インペラ62は、アイドルギア54の回転軸に取り付けられる。インペラ62は、アイドルギア54を軸支する第二軸受54cと第三軸受54dとの間に設けられる。なお、インペラ62は、第一軸受54bと第三軸受54dとの間であれば、どこに設けてもよい。
The impeller 62 is an impeller provided coaxially with the idle gear 54. The impeller 62 is attached to the rotation shaft of the idle gear 54. The impeller 62 is provided between the second bearing 54c and the third bearing 54d that support the idle gear 54. The impeller 62 may be provided anywhere between the first bearing 54b and the third bearing 54d.
インペラ62は、動力伝達機構50が油圧ポンプモータ1と電動機30との間で動力を伝達するときに回転し、ケーシング61内に導かれた動力伝達機構50のケーシング51内の潤滑油を外周に向けてかき上げる。インペラ62は、電動機30の回転数が上昇するのに伴い、その回転数が上昇する。よって、電動機30の発熱量の増加に伴い、インペラ62によってかき上げられる潤滑油の量が多くなる。
The impeller 62 rotates when the power transmission mechanism 50 transmits power between the hydraulic pump motor 1 and the electric motor 30, and the lubricating oil in the casing 51 of the power transmission mechanism 50 guided into the casing 61 is placed on the outer periphery. Scoop up. As the rotational speed of the electric motor 30 increases, the rotational speed of the impeller 62 increases. Therefore, as the amount of heat generated by the electric motor 30 increases, the amount of lubricating oil pumped up by the impeller 62 increases.
インペラ62は、アイドルギア54と一体に回転するため、フライホイール効果によってアイドルギア54の回転むらを低減することができる。よって、アイドルギア54の回転むらに起因する騒音を低減することができる。
Since the impeller 62 rotates integrally with the idle gear 54, rotation unevenness of the idle gear 54 can be reduced by the flywheel effect. Therefore, noise caused by uneven rotation of the idle gear 54 can be reduced.
なお、インペラ62をアイドルギア54と一体に回転するように設けるのに代えて、第一ギア52又は第二ギア53と一体に回転するように設けてもよい。また、例えば、第一ギア52と第二ギア53と各々にインペラ62を設けるなど、複数のインペラ62を設けてもよい。つまり、インペラ62は、第一ギア52,第二ギア53,及びアイドルギア54の少なくともいずれか一つと一体に回転するものである。
Note that the impeller 62 may be provided so as to rotate integrally with the first gear 52 or the second gear 53 instead of being provided so as to rotate integrally with the idle gear 54. Further, for example, a plurality of impellers 62 may be provided such that the first gear 52 and the second gear 53 are each provided with an impeller 62. That is, the impeller 62 rotates integrally with at least one of the first gear 52, the second gear 53, and the idle gear 54.
また、インペラ62に代えて、アイドルギア54の回転によって駆動されて潤滑油をかき上げるシリンダなど他の機構を設けてもよい。即ち、アイドルギア54の回転運動を変換して潤滑油をかき上げ可能な機構であれば、どのようなものでもよい。
Further, instead of the impeller 62, another mechanism such as a cylinder driven by the rotation of the idle gear 54 to scoop up the lubricating oil may be provided. That is, any mechanism can be used as long as it can convert the rotational motion of the idle gear 54 and scoop up the lubricating oil.
供給流路63は、図1に示すように、ケーシング61から外部に引き出されて電動機30の外部に連結される配管である。供給流路63は、ケーシング61におけるインペラ62の外周に臨む面から引き出される。供給流路63を通じて導かれた潤滑油は、電動機30内部に形成されるオイルジャケット(図示省略)に供給され、電動機30を冷却する。
As shown in FIG. 1, the supply flow path 63 is a pipe that is pulled out from the casing 61 and connected to the outside of the electric motor 30. The supply flow path 63 is drawn from the surface of the casing 61 that faces the outer periphery of the impeller 62. The lubricating oil guided through the supply flow path 63 is supplied to an oil jacket (not shown) formed inside the electric motor 30 to cool the electric motor 30.
還流流路64は、電動機30から外部に引き出されて、プレート40に形成された還流口42(図3参照)に連結される配管である。還流流路64は、電動機30のオイルジャケットから排出された潤滑油を、動力伝達機構50のケーシング51内に還流する。なお、供給流路63と還流流路64とを電動機30の外部に設ける構成に代えて、供給流路63と還流流路64とを電動機30のケーシングの内部に形成してもよい。
The reflux channel 64 is a pipe that is drawn out from the electric motor 30 and connected to the reflux port 42 (see FIG. 3) formed in the plate 40. The recirculation flow path 64 recirculates the lubricating oil discharged from the oil jacket of the electric motor 30 into the casing 51 of the power transmission mechanism 50. Instead of providing the supply flow path 63 and the return flow path 64 outside the electric motor 30, the supply flow path 63 and the return flow path 64 may be formed inside the casing of the electric motor 30.
次に、油圧駆動ユニット100の動作について説明する。
Next, the operation of the hydraulic drive unit 100 will be described.
油圧駆動ユニット100が、メイン油圧ポンプによる油圧アクチュエータの駆動をアシストする場合には、予め蓄電装置に蓄電しておいた電力を使用して電動機30が回転する。電動機30の回転によって、油圧ポンプモータ1の回転軸2が、動力伝達機構50を介して回転駆動される。
When the hydraulic drive unit 100 assists the drive of the hydraulic actuator by the main hydraulic pump, the electric motor 30 rotates using the electric power previously stored in the power storage device. The rotation shaft 2 of the hydraulic pump motor 1 is rotationally driven via the power transmission mechanism 50 by the rotation of the electric motor 30.
油圧ポンプ10は、容量切換アクチュエータによって斜板14の傾転角度が零より大きい所定値に切り換えられる。油圧ポンプ10では、シリンダブロック11が回転するのに伴ってピストン13がシリンダ12内を往復動する。このピストン13の往復動により、タンクからの作動油がポートプレート15の供給ポート15aを通じて容積室12aに吸い込まれる。そして、容積室12aから吐出される作動油が、ポートプレート15の吐出ポート15bを通じて吐出通路5に導かれる。
The hydraulic pump 10 is switched to a predetermined value in which the tilt angle of the swash plate 14 is larger than zero by the capacity switching actuator. In the hydraulic pump 10, the piston 13 reciprocates in the cylinder 12 as the cylinder block 11 rotates. By the reciprocation of the piston 13, the hydraulic oil from the tank is sucked into the volume chamber 12 a through the supply port 15 a of the port plate 15. The hydraulic oil discharged from the volume chamber 12 a is guided to the discharge passage 5 through the discharge port 15 b of the port plate 15.
これにより、油圧駆動ユニット100から吐出された作動油が、油圧アクチュエータの駆動に供され、メイン油圧ポンプによる油圧アクチュエータの駆動をアシストすることとなる。
Thus, the hydraulic oil discharged from the hydraulic drive unit 100 is used for driving the hydraulic actuator, and assists the drive of the hydraulic actuator by the main hydraulic pump.
電動機30が油圧ポンプモータ1を回転駆動すると、第二ギア53の回転がアイドルギア54に伝達され、アイドルギア54の回転が第一ギア52に伝達される。アイドルギア54が回転することによって、循環機構60のインペラ62が回転する。
When the electric motor 30 rotationally drives the hydraulic pump motor 1, the rotation of the second gear 53 is transmitted to the idle gear 54, and the rotation of the idle gear 54 is transmitted to the first gear 52. As the idle gear 54 rotates, the impeller 62 of the circulation mechanism 60 rotates.
インペラ62が回転すると、貫通孔51bを通じて循環機構60のケーシング61内に導かれた動力伝達機構50のケーシング51内の潤滑油がかき上げられ、供給流路63を通じて電動機30のオイルジャケットに供給される。よって、潤滑油と電動機30との間の熱交換によって、電動機30を冷却することができる。電動機30を冷却した潤滑油は、電動機30のオイルジャケットから還流流路64を通じて動力伝達機構50のケーシング51内に還流される。
When the impeller 62 rotates, the lubricating oil in the casing 51 of the power transmission mechanism 50 guided into the casing 61 of the circulation mechanism 60 through the through hole 51 b is pumped up and supplied to the oil jacket of the electric motor 30 through the supply passage 63. The Therefore, the electric motor 30 can be cooled by heat exchange between the lubricating oil and the electric motor 30. The lubricating oil that has cooled the electric motor 30 is recirculated from the oil jacket of the electric motor 30 into the casing 51 of the power transmission mechanism 50 through the recirculation flow path 64.
以上のように、電動機30が油圧ポンプモータ1を回転駆動したときには、動力伝達機構50による動力の伝達に伴ってインペラ62が回転し、潤滑油が電動機30に導かれることとなる。したがって、電動機30を外部から冷却する冷却システムを設ける必要がないため、油圧駆動ユニット100における電動機30の冷却機構を簡素化することができる。
As described above, when the electric motor 30 rotationally drives the hydraulic pump motor 1, the impeller 62 rotates with the transmission of power by the power transmission mechanism 50, and the lubricating oil is guided to the electric motor 30. Therefore, it is not necessary to provide a cooling system for cooling the electric motor 30 from the outside, so that the cooling mechanism for the electric motor 30 in the hydraulic drive unit 100 can be simplified.
また、動力伝達機構50が動力を伝達しているとき、即ち、電動機30が回転して発熱しているときのみに潤滑油を供給して冷却することができる。よって、電動機30を外部から冷却する冷却システムを用いて常に冷却を行う場合と比較して、冷却効率を高くすることができる。
Further, the lubricating oil can be supplied and cooled only when the power transmission mechanism 50 is transmitting power, that is, when the electric motor 30 is rotating and generating heat. Therefore, compared with the case where it always cools using the cooling system which cools the electric motor 30 from the outside, a cooling efficiency can be made high.
また、インペラ62によってかき上げられた潤滑油が電動機30を冷却して還流されることで、動力伝達機構50内の潤滑油が循環する。そのため、動力伝達機構50内の潤滑油が流動する。よって、第一ギア52,第二ギア53,及びアイドルギア54を軸支する各軸受が潤滑油不足で焼きつくことが防止される。
Further, the lubricating oil pumped up by the impeller 62 cools and recirculates the electric motor 30 so that the lubricating oil in the power transmission mechanism 50 circulates. Therefore, the lubricating oil in the power transmission mechanism 50 flows. Therefore, the bearings that support the first gear 52, the second gear 53, and the idle gear 54 are prevented from seizing due to lack of lubricating oil.
このとき、油圧モータ20は、容量切換アクチュエータによって斜板24の傾転角度が零となるように保持される。よって、ピストン23がシリンダ22内を往復動しないため、ピストン23による押しのけ容積は零となる。したがって、油圧モータ20は作動油を給排せずに空転するのみであるため、油圧モータ20の駆動損失が抑えられる。
At this time, the hydraulic motor 20 is held by the capacity switching actuator so that the tilt angle of the swash plate 24 becomes zero. Therefore, since the piston 23 does not reciprocate in the cylinder 22, the displacement volume by the piston 23 becomes zero. Accordingly, since the hydraulic motor 20 only idles without supplying or discharging the hydraulic oil, the drive loss of the hydraulic motor 20 can be suppressed.
一方、油圧アクチュエータから排出された作動油によって回生電力を発生する場合には、油圧モータ20は、容量切換アクチュエータによって斜板24の傾角が零より大きい所定値に切り換えられる。油圧モータ20では、シリンダブロック21が回転するのに伴ってピストン23がシリンダ22内を往復動する。このピストン23の往復動により、油圧アクチュエータから戻り通路6を通じて戻ってきた加圧作動油が、ポートプレート25の供給ポート25aを通じて容積室22aに流入する。そして、ピストン23がシリンダ22内を往復動してシリンダブロック21を回転駆動する。容積室22aに流入した作動油は、ポートプレート25の排出ポート25bを通じて給排通路4に排出され、タンクに還流される。
On the other hand, when regenerative electric power is generated by the hydraulic oil discharged from the hydraulic actuator, the hydraulic motor 20 is switched to a predetermined value in which the inclination angle of the swash plate 24 is larger than zero by the capacity switching actuator. In the hydraulic motor 20, the piston 23 reciprocates in the cylinder 22 as the cylinder block 21 rotates. Due to the reciprocating motion of the piston 23, the pressurized hydraulic fluid that has returned from the hydraulic actuator through the return passage 6 flows into the volume chamber 22 a through the supply port 25 a of the port plate 25. Then, the piston 23 reciprocates in the cylinder 22 to rotationally drive the cylinder block 21. The hydraulic oil that has flowed into the volume chamber 22a is discharged to the supply / discharge passage 4 through the discharge port 25b of the port plate 25 and is returned to the tank.
回転軸2は、シリンダブロック21と一体に回転する。回転軸2の回転は、動力伝達機構50を介して電動機30の回転軸に伝達される。これにより、電動機30は、回生電力を発電して蓄電装置に蓄えることができる。
Rotating shaft 2 rotates integrally with cylinder block 21. The rotation of the rotating shaft 2 is transmitted to the rotating shaft of the electric motor 30 via the power transmission mechanism 50. Thereby, the electric motor 30 can generate regenerative power and store it in the power storage device.
油圧ポンプモータ1の回転軸2の回転が電動機30に伝達されると、第一ギア52の回転がアイドルギア54に伝達され、アイドルギア54の回転が第二ギア53に伝達される。アイドルギア54が回転することによって、循環機構60のインペラ62が回転する。よって、電動機30が油圧ポンプモータ1を回転駆動する場合と同様に、潤滑油と電動機30との間の熱交換によって、電動機30を冷却することができる。
When the rotation of the rotary shaft 2 of the hydraulic pump motor 1 is transmitted to the electric motor 30, the rotation of the first gear 52 is transmitted to the idle gear 54, and the rotation of the idle gear 54 is transmitted to the second gear 53. As the idle gear 54 rotates, the impeller 62 of the circulation mechanism 60 rotates. Therefore, similarly to the case where the electric motor 30 rotationally drives the hydraulic pump motor 1, the electric motor 30 can be cooled by heat exchange between the lubricating oil and the electric motor 30.
このとき、油圧ポンプ10は、容量切換アクチュエータによって斜板14の傾転角度が零となるように保持される。よって、ピストン13がシリンダ12内を往復動しないため、ピストン13による押しのけ容積は零となる。したがって、油圧ポンプ10は作動油を給排せずに空転するのみであるため、油圧ポンプ10の駆動損失が抑えられる。
At this time, the hydraulic pump 10 is held by the displacement switching actuator so that the tilt angle of the swash plate 14 becomes zero. Therefore, since the piston 13 does not reciprocate within the cylinder 12, the displacement volume by the piston 13 becomes zero. Therefore, since the hydraulic pump 10 merely idles without supplying or discharging the hydraulic oil, the drive loss of the hydraulic pump 10 can be suppressed.
なお、油圧駆動ユニット100が、メイン油圧ポンプによる複数の油圧アクチュエータへの作動油の供給をアシストする場合には、一つの油圧アクチュエータの駆動をアシストするとともに、他の油圧アクチュエータから作動油が還流される場合もある。
When the hydraulic drive unit 100 assists the supply of hydraulic oil to the plurality of hydraulic actuators by the main hydraulic pump, the hydraulic drive unit 100 assists the drive of one hydraulic actuator and the hydraulic oil is recirculated from the other hydraulic actuators. There is also a case.
以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。
According to the above embodiment, the following effects are obtained.
インペラ62の回転によって動力伝達機構50内の潤滑油を導いて電動機30を冷却する循環機構60が設けられる。このインペラ62は、第一ギア52と第二ギア53との間で動力を伝達するアイドルギア54と一体に回転する。よって、電動機30が油圧ポンプモータ1を回転駆動したときには、動力伝達機構50による動力の伝達に伴ってインペラ62が回転し、潤滑油が電動機30に導かれることとなる。したがって、電動機30を外部から冷却する冷却システムを設ける必要がないため、油圧駆動ユニット100における電動機30の冷却機構を簡素化することができる。
A circulation mechanism 60 that cools the electric motor 30 by guiding the lubricating oil in the power transmission mechanism 50 by the rotation of the impeller 62 is provided. The impeller 62 rotates integrally with an idle gear 54 that transmits power between the first gear 52 and the second gear 53. Therefore, when the electric motor 30 rotationally drives the hydraulic pump motor 1, the impeller 62 rotates as power is transmitted by the power transmission mechanism 50, and the lubricating oil is guided to the electric motor 30. Therefore, it is not necessary to provide a cooling system for cooling the electric motor 30 from the outside, so that the cooling mechanism for the electric motor 30 in the hydraulic drive unit 100 can be simplified.
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
The embodiment of the present invention has been described above. However, the above embodiment only shows a part of application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above embodiment. Absent.
例えば、油圧駆動ユニット100は、メイン油圧ポンプによる油圧アクチュエータの駆動をアシストするものであるが、これに代えて、油圧駆動ユニット100のみを用いて油圧アクチュエータを駆動する構成としてもよい。
For example, the hydraulic drive unit 100 assists the drive of the hydraulic actuator by the main hydraulic pump, but instead of this, the hydraulic actuator may be driven using only the hydraulic drive unit 100.
また、油圧ポンプ10と油圧モータ20とは、ともに斜板式のピストンポンプモータであるが、吸込吐出容量を零に調整可能な可変容量型であれば、他の形式であってもよい。また、循環機構60が潤滑油を油圧ポンプモータ1に供給するようにしてもよい。
Further, both the hydraulic pump 10 and the hydraulic motor 20 are swash plate type piston pump motors, but other types may be used as long as they are variable displacement types capable of adjusting the suction / discharge capacity to zero. Further, the circulation mechanism 60 may supply lubricating oil to the hydraulic pump motor 1.
本願は、2012年3月29日に日本国特許庁に出願された特願2012-075565に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。
This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2012-077555 filed with the Japan Patent Office on March 29, 2012, the entire contents of which are incorporated herein by reference.
この発明の実施例が包含する排他的性質又は特徴は、以下のようにクレームされる。
The exclusive properties or features encompassed by the embodiments of the present invention are claimed as follows.