CN115605680A - 工业用混合动力发动机 - Google Patents

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Abstract

提供一种更合理化的工业用混合动力发动机，通过进一步的研究，能够在不滑动的情况下对重且大的电动马达进行带驱动，并且能够强度充分地将其支承于发动机主体。在本发明工业用混合动力发动机中，设置有卷绕于曲轴(6)的驱动带轮(6a)以及动力用电动马达(8)的马达带轮(8a)的环形转动带(9)，电动马达(8)使用一个支承托架(22)以位置固定状态安装于发动机壳体(k)。支承托架(22)具有用于安装电动马达(8)的第一支承部和第二支承部(23、24)、以及位于这些第一支承部和第二支承部(23、24)之间并用于安装于所述发动机壳体(k)的安装部(25)。

Description

工业用混合动力发动机
技术领域
本发明涉及混合动力式的拖拉机用发动机、工程机械用发动机等工业用混合动力发动机。
背景技术
作为这种工业用混合动力发动机，已知有在专利文献1中公开的发动机，作为驱动用的电动马达通过位置固定而支承于发动机主体，作为带张紧用而装配有专用的张紧器。
在专利文献1的发动机中，相对于曲轴，电动马达朝向发动机配置于右侧，但这次开发的发动机中，相反地在左侧配置有交流发电机的结构(例如专利文献2)成为基础。因此，无法参考前述的现有技术(专利文献1等)，需要考虑新的配置布局。
然而，在将重且大的驱动用的电动马达配置于发动机的右侧时，在专利文献2所示的结构，即螺栓固定马达下部且由一个板状支柱支承上部的结构中，在强度等方面存在问题，关于电动马达的支承强度、相对于电动马达的马达带轮的带传动力，还存在改进的余地。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-182512号公报
专利文献2：日本特开2020-106013号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的目的在于提供一种更合理化的工业用混合动力发动机，通过进一步的改进，能够在不滑动的情况下对重且大的电动马达进行带驱动，并且能够强度充分地将其支承于发动机主体。
用于解决问题的技术手段
本发明特征在于，在工业用混合动力发动机中，设置有卷绕于曲轴的驱动带轮以及动力用电动马达的马达带轮的环形转动带，所述电动马达使用一个支承托架以位置固定状态安装于发动机壳体。
优选地，支承托架具有用于安装电动马达的第一支承部和第二支承部、以及位于所述第一支承部和所述第二支承部之间并用于安装于发动机壳体的安装部。另外，更优选地，第一支承部为了对电动马达的上部进行螺栓固定而从安装部向斜上方突出设置，第二支承部为了对电动马达的下部进行螺栓固定而从安装部向斜下方突出设置。
关于本发明，关于上述构成(单元)以外的特征构成、单元可以参照权利要求4～10。
发明效果
根据本发明，由于电动马达使用一个支承托架而位置固定地安装于发动机壳体，因此，能够将电动马达即使在比较远离发动机壳体侧方的位置也能够强度充分地固定支承。由于支承托架是专用的部件，因此即使是重且大的电动马达，也能够强度充分且牢固地支承于发动机壳体。
在该情况下，如果采用支承托架具有用于安装电动马达的第一支承部和第二支承部、以及位于这些第一支承部和第二支承部之间并用于安装于发动机壳体的安装部这样的结构，则能够将具有径向的电动马达利用两处的支承部牢固地支承，并且通过位于这两处的支承部之间的安装部，将带电动马达的支承托架平衡性良好地安装于发动机壳体。
其结果是，能够在不滑动的情况下对重且大的电动马达进行带驱动，并且能够强度充分地将其支承于发动机主体，能够提供一种更合理化的工业用混合动力发动机。
附图说明
图1表示支承托架，(A)是主视图，(B)是俯视图。
图2表示图1的支承托架，(A)是右视图，(B)是后视图。
图3的(A)是图1的支承托架的左视图，图3的(B)是张紧托架的主视图。
图4表示图3的(B)的张紧托架，(A)是后视图，(B)是右视图。
图5表示空转轮托架，(A)是主视图，(B)是俯视图。
图6是图5所示的空转轮托架的左视图。
图7是工业用混合动力柴油发动机的主视图。
图8是图7所示的发动机的右视图。
图9是图7所示的发动机的俯视图。
图10是表示电动马达的支承结构以及带张紧机构的主要部分的放大立体图。
图11表示电动马达安装结构，(A)是主要部分的俯视图，(B)是主要部分的主视图。
图12表示安装有带张紧机构的电动马达，(A)是俯视图，(B)是主视图。
图13是表示规格不同的发动机的主要部分的主视图。
具体实施方式
以下，参照附图，对将本发明的工业用混合动力发动机的实施方式应用于被用于叉车、拖拉机等的柴油发动机的情况进行说明。在该工业用混合动力发动机E中，将传动带9所在的一侧定义为前，将飞轮壳体16所在的一侧定义为后，将排气歧管10所在的一侧定义为左，将进气歧管13所在的一侧定义为右。
如图7～图9所示，直列4气缸的工业用混合动力柴油发动机(以下，简称为发动机)E在气缸体1上组装有气缸盖2，在气缸体1下方组装有油盘4。气缸体1的下部形成于曲轴壳体1a，并且上部形成于气缸1b。在气缸盖2上组装有盖罩(气缸盖罩)3，在气缸体1的前方组装有罩壳体5。
如图7～图9所示，在发动机E的前部装备有传动带(环形转动带的一例)9，该传动带跨越曲轴6的驱动带轮6a、冷却风扇(发动机辅机的一例，未图示)驱动用的风扇带轮7、以及马达发电机即电动马达8的马达带轮8a。在发动机E的左侧装备有排气歧管10、增压器(涡轮增压器)11等。在发动机E的右侧装备有发动机滤油器(滤油器)12、进气歧管13、电动马达8、窜漏气体的油分离器14等，在上方装备有四个喷射器15。在发动机E的后部装备有飞轮壳体16、排气处理装置(排气后处理装置)17。
如图7和图10所示，在电动马达8的正前方位置装备有带张紧机构(带张紧器)A。带张紧机构A具有作用于传动带9的推拉双方的第一张紧带轮和第二张紧带轮18、19。因此，传动带卷绕于驱动带轮6a、风扇带轮7、第一张紧带轮18、马达带轮8a、第二张紧带轮19、第一空转带轮20、第二空转带轮21。由第一空转带轮和第二空转带轮20、21等构成空转(idle)机构B。
如图7～图11所示，电动马达8在气缸体1的上部配置于右侧，使用一个支承托架22以位置固定状态安装于发动机壳体k。此外，发动机壳体k是指气缸体1、气缸盖2、盖罩3、罩壳体(也称为传动壳体)5这样的构成发动机的要素中的强度构件。
如图1～图3的(A)所示，支承托架22具有用于安装电动马达8的第一支承部和第二支承部23、24、以及位于这些第一支承部和第二支承部23、24之间并用于安装于发动机壳体k的安装部25。安装部25具有：第一安装部25A，其螺栓固定于发动机壳体k的第一壳体侧壁1A；以及第二安装部25B，其螺栓固定于发动机壳体k中的朝向与第一壳体侧壁1A不同的第二壳体侧壁1R。
如图10和图11所示，第一壳体侧壁1A是成为配置驱动带轮的一侧的前侧壁即气缸体1的前侧壁1A，第二壳体侧壁1R是成为配置进气歧管13的一侧的气缸体1的右侧壁(横侧壁)1R。即，第一安装部25A具备具有左右上下扩展的面的第一安装面26a，由前后朝向的螺栓安装于前侧壁1A。第二安装部25B具备具有前后上下扩展的面的第二安装面27a，由左右朝向的螺栓安装于右侧壁1R。
第一安装部25A形成为从安装主体25C的前端部向左弯折成直角，形成有具有与前侧壁1A抵接的第一安装面26a的凸台部26。在凸台部26形成有螺栓插通用的一个安装孔26c以及与螺栓的凸缘或垫圈抵接的前座面26b。第二安装部25B是从安装主体25C在后方稍微朝向下方而延伸设置的臂状的部分，形成有具有与右侧壁1R抵接的第二安装面27a的安装座27。在安装座27上，形成有螺栓插通用的两个安装孔27c、27c以及以与螺栓的凸缘或垫圈抵接的方式带阶梯地形成为凹平面的上下一对的横座面27b、27b。
第一支承部23为了将形成于电动马达8的马达壳体8H的上部的前后一对的上突片8A螺栓固定而从安装部25向斜上方突出设置。第一支承部23具有夹在一对上突片8A、8A(双叉状的上突片8A)之间的凸台部23A，在凸台部23A上形成有螺栓插通用且前后朝向的安装孔23a。第二支承部24为了将形成于马达壳体8H的下部的前后一对的下突片8B、8B(双叉状的下突片8B)螺栓固定而从安装部25向斜下方突出设置。第二支承部24具有被夹在一对下突片8B、8B之间的凸台部24A，在凸台部24A形成有螺栓插通用且前后方向的安装孔24a。
如图1和图2所示，形成有横跨第一支承部23的根部、安装主体25C、和第二支承部24的、在前后方向观察时呈三角形状的前后一对的加强肋24r、24r，形成有横跨第一支承部23和第一安装部25A的加强肋23r。另外，也形成有从安装主体25C到第二安装部25B的加强肋25r。支承托架22能够由锻铁、铸铁、铝合金等各种材料制成。
如图7和图10所示，装备有与传动带9中的相对于马达带轮8a被推拉的传动带部分(无体转动带部分)9a、9b的背面滑动接触来进行张紧作用的带张紧机构(双向型的张紧器)A。该带张紧机构A的结构本身是公知的，一对张紧带轮18、19被磁轭弹簧(yoke spring)39向相互接近的方向上弹性施力，能够使相对于马达带轮8a的传动带9在其任意的转动方向上都适当地张紧。
如图10和图12所示，在带张紧机构A中，枢轴支承张紧带轮18、19的转动框架18A、19A以能够绕假想轴心Q转动的方式支承于环状的张紧主体40。在各转动框架18A、19A上，卡合有以围绕张紧主体40的外周侧的状态配置的磁轭弹簧39的各前端部，通过呈C形状的磁轭弹簧39的弹力，各张紧带轮18、19被向相互接近的方向弹性施力。另外，在张紧主体40上，在三处突出形成有螺栓固定用的舌片部41。
如图3的(B)和图4所示，带张紧机构A使用“く”字形的张紧托架31安装于马达壳体8H。张紧托架31具有分别形成于两端部和长度方向中央部的共计三处的安装座32和在上侧两处、下侧一处共计三处的支承凸台33。在各安装座32形成有螺栓插通用的通孔32a，另外，在各支承凸台33形成有螺栓连接用的内螺纹33a。
即，如图10和图12所示，通过三处的支承凸台33，带张紧机构A通过螺栓固定安装于张紧托架31，张紧托架31借助三处的安装座32，通过螺栓固定安装于形成于马达壳体8H的前面侧的三处的螺纹连接座8b。此外，带张紧机构A的假想轴心Q与马达轴心8P一致〔参照图12(B)〕，但也可以相互错位。
如图5和图6所示，空转机构B通过将第一空转带轮20和第二空转带轮21枢轴支承于空转轮托架28而构成。第一空转带轮20是卷绕于传动带9的带齿状的腹面(内周面)的带轮，与传动带9的多个凸条(省略附图标记)啮合的多个周槽20a(参照图10)在其旋转轴心方向(省略附图标记)上排列而形成于带轮体20B的外周。第二空转带轮21是卷绕传动带的背面(外周面)的带轮，在带轮体21B上具备在其旋转轴心(省略附图标记)的方向上无凹凸的平坦的外周面21a。
空转轮托架28形成有板状的支承主体28A、带轮支承用的两处的支承凸台部28B、28C、螺栓固定用的三处的紧固座28D。各支承凸台部28B、28C为彼此相同的结构，具有从支承主体28A立起的凸台基部29、以及从凸台基部29突出设置的支轴部30。在各支轴部30贯穿设置有螺母部30a。在各紧固座28D上形成有螺栓插通用的安装孔28d。
如图5的(A)和图5的(B)所示，第一空转带轮和第二空转带轮20、21均通过球轴承等轴受20A、21A嵌合安装(压入等)于带轮体20B、21B，通过将这些轴受20A、21A外嵌安装于各支轴部30，可旋转地安装于空转轮托架28。使用螺母部30a将第一空转带轮20螺栓固定于左侧的第一支承凸台部28B的支轴部30，并且使用螺母部30a将第二空转带轮21螺栓固定于右侧的第二支承凸台部28C的支轴部30。
在第一空转带轮20上从下方卷绕传动带9，并且在第二空转带轮21上从上方卷绕传动带9。因此，以通过空转机构B能够得到带张紧机构A的适当的带卷挂角度和驱动带轮6a的充分的卷挂角度的方式配置构成一对空转带轮20、21。
空转轮托架28使用用于安装不同规格的发动机F中的辅机34的螺纹连接部35a(参照图13)而安装。即，如图13所示，通过螺栓固定空转轮托架28的支承壳体部35本来是用于成为将不同规格发动机F中的滤油器(辅机的一例)34螺栓固定于其前侧的过滤器前部配置结构的结构部。在本规格(混合动力)的发动机中，不采用过滤器前部配置结构，前述支承壳体部35的前侧是空的。因此，支承壳体部35作为通过其三处的螺纹连接部35a对空转轮托架28进行螺栓固定的安装部位而被有效利用。
即，在制作多个规格的发动机E、F时，在不同于某规格的规格的发动机E中，将用于某规格的发动机F而设置的支承壳体部35及其螺纹连接部35a设计成能够作为空转轮托架28的安装单元发挥功能。因此，通过该设计，不需要重新设置用于安装空转轮托架28的专用单元，因此具有能够实现相应的加工工时的减少以及成本降低而推进合理化的效果。
如图3的(A)和图7所示，固定支承托架22的第一安装部25A的螺栓36〔安装于前侧壁1A的内螺纹部(未图示)〕在不同规格发动机F中，如图13所示，被共用为螺纹连接将发电机(交流发电机)37的上部支承为位置操作可变的带长孔的发电机支柱38的螺栓36。因此，为了将第一安装部25A和发电机支柱38彼此由同一个螺栓36(准确而言是前侧壁1A的内螺纹部)安装的方式，研究设计了罩壳体5等的结构。
如图7和图11所示，电动马达8的轴心8P的位置被设定为比气缸体1的上端1c低的高度，并且被设定为处于油分离器14之下的高度。电动马达8相对于气缸体1比较大地向右方伸出配置，相对于该发动机E的左右方向的位置与配置在电动马达8之后的油分离器14相互大致相同或相同的左右位置。外轮廓
如上所示，在本发动机E中，利用通过螺栓固定分别固定在气缸体1的右侧壁1R以及前侧壁1A并且对马达壳体8H的上部以及下部进行支承的支承托架22，即使在比较远离发动机E的右侧方的位置，也能够强度充分地固定支承较重的电动马达8。
安装第一安装部25A的螺栓36的螺纹连接单元(前侧壁1A的内螺纹部)是现有发动机(不同规格发动机F)的发电机支柱38也能够进行螺栓固定的结构(参照图13)，因此，能够以现有发动机为基础而兼容地实现工业用混合动力发动机E。
由于在电动马达8的前面侧配备有带张紧机构A，因此不需要在电动马达8与气缸体1之间设置用于设置带张紧机构A的空间，能够在横方向上尽可能地使电动马达8接近气缸体1，能够实现紧凑的发动机布局。由于使用张紧托架31将马达壳体8H和带张紧机构A连结，因此，通过张紧托架31的变更，容易任意地进行带张紧机构A的位相、位置变更，另外，还具有能够应对带轮比不同的规格的便利且灵活的优点。
〔其他实施方式〕
支承托架22可以在气缸体1的右侧壁1R与罩壳体5的前侧壁(省略附图标记)这两处被螺栓固定、或者安装部25存在于第一支承部23的上侧以及第二支承部24的下侧这两处而分别被螺栓固定于发动机壳体k，能够进行各种结构变更。
附图标记说明
1气缸体
1A第一壳体侧壁(前侧壁)
1R第二壳体侧壁(横侧壁)
1c上端(气缸盖)
6曲轴
6a驱动带轮
8电动马达
8P轴心
8a马达带轮
9环形转动带
9a、9b环形转动带部分
13进气歧管
20、21空转带轮
22支承托架
23第一支承部
24第二支承部
25安装部
25A第一安装部
25B第二安装部
28空转轮托架
31张紧托架
34辅机(滤油器)
35a螺纹连接部
A张紧器(带张紧机构)
F不同规格的发动机
k发动机壳体。

Claims (10)

1.一种工业用混合动力发动机，其中，
设置有卷绕于曲轴的驱动带轮以及动力用电动马达的马达带轮的环形转动带，所述电动马达使用一个支承托架以位置固定状态安装于发动机壳体。
2.如权利要求1所述的工业用混合动力发动机，其中，
所述支承托架具有用于安装所述电动马达的第一支承部和第二支承部、以及位于所述第一支承部和所述第二支承部之间并用于安装于所述发动机壳体的安装部。
3.如权利要求2所述的工业用混合动力发动机，其中，
所述第一支承部为了对所述电动马达的上部进行螺栓固定而从所述安装部向斜上方突出设置，所述第二支承部为了对所述电动马达的下部进行螺栓固定而从所述安装部向斜下方突出设置。
4.如权利要求2或3所述的工业用混合动力发动机，其中，
所述安装部具有：第一安装部，其被螺栓固定于所述发动机壳体的第一壳体侧壁；以及第二安装部，其被螺栓固定于所述发动机壳体中的朝向与所述第一壳体侧壁不同的第二壳体侧壁。
5.如权利要求3所述的工业用混合动力发动机，其中，
所述第一壳体侧壁是成为配置所述驱动带轮的一侧的前侧壁，所述第二壳体侧壁是成为配置进气歧管的一侧的横侧壁。
6.如权利要求5所述的工业用混合动力发动机，其中，
所述发动机壳体是气缸体，所述前侧壁是所述气缸体的前侧壁，并且所述横侧壁是所述气缸体的横侧壁。
7.如权利要求6所述的工业用混合动力发动机，其中，
所述电动马达的轴心的位置设定为比所述气缸体的上端低的高度。
8.如权利要求1～7中任一项所述的工业用混合动力发动机，其中，
设置有对所述环形转动带中的相对于所述马达带轮被推拉的各环形转动带部分进行张紧作用的双向型的张紧器，所述张紧器安装在被所述电动马达支承的张紧托架上。
9.如权利要求8所述的工业用混合动力发动机，其中，
设置有被所述环形转动带中的所述曲轴带轮与所述马达带轮之间的部分卷绕的空转带轮，轴支承所述空转带轮的空转轮托架使用用于安装不同规格的发动机中的辅机的螺纹连接部来安装。
10.如权利要求9所述的工业用混合动力发动机，其中，
所述辅机是滤油器。
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