JP2010142086A - Hydraulic/electric hybrid motor and hydraulic shovel having swivel drive mechanism assembled with the motor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact hydraulic/electric hybrid motor which is suitable for assembly into a swivel drive mechanism of construction machinery and is easily disassembled and assembled. <P>SOLUTION: A relief valve RF and a makeup valve (not shown in the figure) are arranged in an upper casing 12. An output shaft 16, one end of which is supported by a bearing 16a and projected downward, is provided at the center lower part of a lower casing 14. The upper side of the output shaft is integrally formed as a cylinder block 20. Reference symbols 28 and 30 indicate a rotor and a stator of a motor. A male spline SP1 provided on the periphery of the cylinder block is engaged with a female spline SP2 formed in the inner periphery of the rotor. Accordingly, the rotor integrally rotates with the cylinder block. The inner peripheral face of the stator faces the rotor in a predetermined space. The peripheral face is fixed on the lower casing. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、油圧モータと電動機を一体にしてコンパクト化すると共にこれらを容易に分解結合可能な構造とする油圧電動ハイブリッド型モータに係り、特に、油圧ショベル等建設機械の旋回駆動機構への組付けに適した油圧電動ハイブリッド型モータに関する。   The present invention relates to a hydraulic electric hybrid type motor that has a structure in which a hydraulic motor and an electric motor are integrated and made compact and can be easily disassembled and combined, and in particular, assembly to a swing drive mechanism of a construction machine such as a hydraulic excavator. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hydraulic electric hybrid motor suitable for the motor.

油圧ショベル等建設機械においては、下部走行体以外の作業手段、例えばブーム、アーム、バケット、油圧ユニットなどは上部旋回台に搭載されており、旋回作業中、これら大きな慣性体を有する部材の回転駆動、停止が頻繁に行われるためそれに伴う運動エネルギーの消費割合は、建設機械の原動機により発生される全エネルギー消費量のかなりの部分を占めている。そして、近年、原動機による発生エネルギーを効率よく消費するため電動機と油圧モータを組み合わせた所謂ハイブリッド形式の建設機械が提案されている。   In a construction machine such as a hydraulic excavator, working means other than the lower traveling body, such as a boom, an arm, a bucket, and a hydraulic unit, are mounted on the upper swivel, and during the turning work, the members having large inertial bodies are driven to rotate. Because of frequent stoppages, the associated kinetic energy consumption accounts for a significant portion of the total energy consumption generated by construction machinery prime movers. In recent years, so-called hybrid construction machines that combine an electric motor and a hydraulic motor have been proposed in order to efficiently consume the energy generated by the prime mover.

例えば、特許文献１の段落０００４には、
「油圧ショベル等の作業機械の上部旋回体が作業時に旋回と停止を繰り返すことに着目し、前記上部旋回体の油圧旋回モータ、旋回減速機、及び旋回ベアリング等から構成される旋回機構に、入り切り白在なクラッチを介して発電機を装着し、該上部旋回体の旋回駆動後旋回停止迄の動力を利用して発電出来る機構を油圧ショベルに備えさせたものである。更に、該油圧ショベルの上部旋回体にエンジンで駆動する油圧ポンプに加えて、クラッチを介して電動モータにより駆動できる油圧ポンプを備えることにより、油圧ショベルの油圧動力を最大或いは最小にして作業する場合に、前記電動モーター駆動の油圧ポンプを、エンジンにより駆動する油圧ポンブと共に、或いは単独に駆動できる油圧動力源を備える。その結果、エンジンを停止した状態で操作室の電気機器及び、電動モータ等を、前記発電機構で蓄電池に蓄えた電力により駆動できる構成とすることができ、エンジン駆動の動力源のみの従来の油圧ショベルに比較し、石油燃料を節減できることに加えて、必要に応じて上部旋回体の旋回速度の向上が可能となる。」
と記載され、同文献１の図１に示されるように、旋回動作に関係する発電機６と油圧旋回モータ２が設けられている。 For example, in paragraph 0004 of Patent Document 1,
“We pay attention to the fact that the upper revolving unit of a work machine such as a hydraulic excavator repeats revolving and stopping during work. A hydraulic excavator is provided with a mechanism capable of generating electric power by using power from a turning drive of the upper revolving structure until a turning stop after the generator is mounted via a white clutch. In addition to the hydraulic pump driven by the engine on the upper swing body, the electric motor drive is provided when the hydraulic power of the excavator is maximized or minimized by providing a hydraulic pump that can be driven by an electric motor via a clutch. The hydraulic pump is equipped with a hydraulic power source that can be driven independently or together with a hydraulic pump driven by the engine. In such a state, the electric equipment in the operation room and the electric motor can be driven by the electric power stored in the storage battery by the power generation mechanism. Compared to a conventional hydraulic excavator having only an engine-driven power source, In addition to saving fuel, the turning speed of the upper turning body can be increased if necessary. "
As shown in FIG. 1 of the document 1, a generator 6 and a hydraulic swing motor 2 related to the swing operation are provided.

また、特許文献２の段落０００５には、
「慣性力により設定値以上の回転速度となる場合の余分の回転エネルギーを回生電力に変換し蓄電器に充電電力として供給する旋回装置において、
油圧ユニットの電源としての蓄電器と、
前記旋回装置の最上部に位置する油圧モータに装着され該油圧モータの回転速度を検出
する回転速度センサを有する電動機と、
前記油圧モータの回転速度が設定値よりも大きく又は小さくなった際、該油圧モータか
らの電気信号によりＯＮ又はＯＦＦする開閉器と、
油庄ジョイスティックの作動によりパイロット圧力に比例してスプールが移動し、該ス
プールの移動量に比例して前記油圧ユニットからの圧油の供給量を変化させるコントロー
ルバルブと、前記油圧モータの回転速度が設定値よりも大きくなったときに前記開閉器へＯＮする電気信号を発信し、油圧モータの回転速度が設定値よりも小さくなったときに前記開閉器へＯＦＦする電気信号を発信するコントローラーと、
前記パイロット圧力を電気信号に変換し、前記油圧モータの回転方向、回転速度の設定値の電気信号として前記コントローラーに入カする圧力センサと、
を有することを特徴とする。」と記載され、さらに、同文献２の段落０００６には、
「旋回装置で最上部に位置する油圧モータの上部に電動機を直接装着し、油圧ユニットと別に電動ユニットを装備する必要がないため、取付けスペースが小さくなり、実機への取付けが容易になる。油圧モータの回転は高速回転であり従来の技術にある電動ユニットのピニオンおよび減速機を装備する必要がなく、部品点数が少なく、安価になる。」
と記載されている。 In addition, in paragraph 0005 of Patent Document 2,
"In the swivel device that converts excess rotational energy when the rotational speed is equal to or higher than the set value due to inertial force to regenerative power and supplies the battery as charging power,
A capacitor as a power source for the hydraulic unit;
An electric motor that is mounted on a hydraulic motor located at the top of the swivel device and has a rotational speed sensor that detects the rotational speed of the hydraulic motor;
A switch that is turned on or off by an electrical signal from the hydraulic motor when the rotational speed of the hydraulic motor is larger or smaller than a set value;
The operation of the oil joystick causes the spool to move in proportion to the pilot pressure, and the rotational speed of the hydraulic motor to change the amount of pressure oil supplied from the hydraulic unit in proportion to the amount of movement of the spool. A controller that transmits an electrical signal that is turned on to the switch when it is greater than a set value, and that transmits an electrical signal that is turned off to the switch when the rotational speed of the hydraulic motor is smaller than a set value;
A pressure sensor that converts the pilot pressure into an electrical signal, and enters the controller as an electrical signal of a set value of the rotational direction and rotational speed of the hydraulic motor;
It is characterized by having. In addition, paragraph 0006 of the same document 2
“There is no need to install an electric motor directly on the upper part of the hydraulic motor located at the top of the swivel device, and it is not necessary to equip the electric unit separately from the hydraulic unit. The motor rotates at a high speed, and it is not necessary to equip the conventional electric unit pinion and speed reducer, resulting in fewer parts and lower costs. "
It is described.

さらに、同文献２の段落０００８には、
「図２に示すように、油圧モータ２２には電動機２３がボルト部材２４により直結してい
る。油圧モータ２２と電動機２３は、油圧モータシャフト２５と電動機シャフト２６とが
ジョイント２７により連結している。なお、電動機２３は、回転速度センサ２８を内蔵し
油圧モータ２２の回転速度を検出している。前記回転速度センサ２８及びコントロールバ
ルブ１８の左右のポート１９、２０のパイロット圧を検出する圧力センサ３１、３２によ
り検出された信号が電気信号としてコントローラー３３に入力される。」
と記載されている。 Furthermore, paragraph 0008 of the document 2 includes
“As shown in FIG. 2, an electric motor 23 is directly connected to the hydraulic motor 22 by a bolt member 24. The hydraulic motor 22 and the electric motor 23 are connected to a hydraulic motor shaft 25 and an electric motor shaft 26 by a joint 27. The electric motor 23 incorporates a rotation speed sensor 28 and detects the rotation speed of the hydraulic motor 22. A pressure sensor that detects the pilot pressure at the rotation speed sensor 28 and the left and right ports 19 and 20 of the control valve 18. The signals detected by 31 and 32 are input to the controller 33 as electrical signals. "
It is described.

また、特許文献３の段落００１６〜００１９には、
「請求項１の発明は、下部走行体上に上部旋回体が搭載された旋回式作業機械において、
旋回駆動ユニットとして、油圧モータを駆動源とする油圧ユニットと、電動機を駆動源と
する電動ユニットとを備え、この両ユニットの合計トルクによって上記上部旋回体を駆動
するように構成されたものである。
請求項２の発明は、請求項１の構成において、油圧ユニット及び電動ユニットは、それ
ぞれの出力軸に設けられたピニオンが下部走行体の旋回歯車に対して異なる位置で歯合す
るように互いに位置ずれして設けられたものである。
請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、油圧ユニット及び電動ユニット
は、少なくとも互いの減速機のケーシングが一体化された一体物として構成されたもので
ある。
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかの構成において、電動ユニットの電源と
しての蓄電器と、旋回時に電動機の出力トルクを制御するとともに電動機の回生電力を上
記蓄電器に充電電力として供給する制御手段とを具備するものである。」
と記載されている。 Moreover, in paragraphs 0016 to 0019 of Patent Document 3,
[Invention of claim 1 is a turning work machine in which an upper turning body is mounted on a lower traveling body,
The swing drive unit includes a hydraulic unit using a hydraulic motor as a drive source and an electric unit using an electric motor as a drive source, and is configured to drive the upper swing body with the total torque of both units. .
According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the hydraulic unit and the electric unit are positioned relative to each other so that pinions provided on the respective output shafts mesh with each other at different positions with respect to the swiveling gear of the lower traveling body. It is provided by shifting.
According to a third aspect of the present invention, in the configuration of the first or second aspect, the hydraulic unit and the electric unit are configured as an integrated body in which at least the casings of the reduction gears are integrated.
According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration according to any one of the first to third aspects, the electric storage unit as a power source of the electric unit and the output torque of the electric motor are controlled during turning, and the regenerative electric power of the electric motor is supplied to the electric storage unit as charging power Control means. "
It is described.

さらにまた、特許文献４の段落０００５には、
「本発明の電気油圧ハイブリッドモータの第１発明では、電動モータの回転子の内方に油圧ポンプおよび油圧モータを配置した電気油圧ハイブリッドモータにおいて、回転子と一体で回転する油圧ポンプおよび油圧モータ用のシリンダブロックと、回転子と一体で回転する油圧ポンプ用のプランジャと、油圧モータ用のプランジャと、油圧ポンプ用の吐出容積を設定する可変斜板制御手段と、油圧モータ用の吐出容積を設定する斜板設定手段を電気油圧ハイブリッドモータのケース内に配設したことを特徴とする。」
と記載されている。 Furthermore, in paragraph 0005 of Patent Document 4,
“In the first aspect of the electrohydraulic hybrid motor of the present invention, in the electrohydraulic hybrid motor in which the hydraulic pump and the hydraulic motor are arranged inside the rotor of the electric motor, for the hydraulic pump and the hydraulic motor that rotate integrally with the rotor. Cylinder block, plunger for a hydraulic pump that rotates integrally with the rotor, plunger for the hydraulic motor, variable swash plate control means for setting the discharge volume for the hydraulic pump, and discharge volume for the hydraulic motor The swash plate setting means is arranged in the case of the electrohydraulic hybrid motor. ”
It is described.

また、本願の図４、５には、本願出願人がこれまで製造していた旋回駆動機構用の油圧電動ハイブリッド型モータ１００の概略構成が示される。   4 and 5 of the present application show a schematic configuration of a hydraulic electric hybrid motor 100 for a turning drive mechanism that has been manufactured by the applicant of the present application.

同図４、５において説明すると、油圧電動ハイブリッド型モータ１００は、上側取付けプレート１０６上面において基台１０２ａ上に取付け固定された油圧モータ１０２と基台１０４ａ上に取付け固定された電動機１０４が所定間隔隔てて配置されている。上側取付けプレート１０６と軸受けプレート１１０および下側取付けプレート１１２との間には回転力の伝達および合成用の歯車箱１０８が設けられている。   4 and 5, the hydraulic electric hybrid motor 100 includes a hydraulic motor 102 mounted and fixed on the base 102 a on the upper surface of the upper mounting plate 106 and a motor 104 mounted and fixed on the base 104 a at a predetermined interval. They are spaced apart. Between the upper mounting plate 106, the bearing plate 110, and the lower mounting plate 112, a gear box 108 for transmitting and synthesizing rotational force is provided.

なお、参照符号ＬＧは歯車箱１０８内の潤滑油液面を検知するレベルゲージである。参照符号１１４は出力軸であって同出力軸１１４は、２段式遊星歯車機構からなる減速装置を介して旋回台に設けられた内歯車を回転駆動するようになっている。（図示せず）参照符号１０２ｆは油圧モータ１０２の上部ケーシング、同１０２ｇは下部ケーシングであり、上部ケーシング１０２ｆ内にはリリーフ弁、メイクアップ弁が収納配置されている。   Reference numeral LG is a level gauge for detecting the lubricating oil level in the gear box 108. Reference numeral 114 denotes an output shaft, and the output shaft 114 is configured to rotationally drive an internal gear provided on the swivel base via a speed reducer composed of a two-stage planetary gear mechanism. (Not shown) Reference numeral 102f denotes an upper casing of the hydraulic motor 102, and reference numeral 102g denotes a lower casing. A relief valve and a makeup valve are accommodated in the upper casing 102f.

図５（ａ）は、図４の歯車箱１０８の詳細を示しており、同歯車箱１０８内には左方側に油圧モータ１０２の回転軸１０２ｂに設けられた歯車１０２ｄがその上下に配置された軸受１０２ｃおよび１０２ｅにより支持されている。また右方側には、電動機１０４の回転軸１０４ｂに設けられた歯車１０４ｄがその上下に配置された軸受１０４ｃおよび１０４ｅにより支持されている。両歯車１０２ｄおよび１０４ｄの間には、出力軸１１４に設けられた歯車１１４ａがその上下に配置された軸受１１４ｂおよび１１４ｃにより支持され、前記各歯車１０２ｄおよび１０４ｄと噛合うように配置されている。図５（ｂ）は（ａ）のＺ−Ｚ方向断面矢視を示す。   FIG. 5A shows the details of the gear box 108 of FIG. 4. In the gear box 108, a gear 102 d provided on the rotating shaft 102 b of the hydraulic motor 102 is disposed above and below the left side. Are supported by bearings 102c and 102e. On the right side, a gear 104d provided on the rotating shaft 104b of the electric motor 104 is supported by bearings 104c and 104e arranged above and below the gear 104d. Between the two gears 102d and 104d, a gear 114a provided on the output shaft 114 is supported by bearings 114b and 114c disposed above and below the gears 102d and 104d, and is disposed so as to mesh with the gears 102d and 104d. FIG.5 (b) shows the ZZ direction cross-section arrow of (a).

前述した特許文献１においては、その図１に示されるように、旋回動作に関係する発電機６と油圧旋回モータ２が別々に配置して設けられており、旋回台近傍における取付け空間が大きくなるという難点がある。   In the above-mentioned Patent Document 1, as shown in FIG. 1, the generator 6 and the hydraulic swing motor 2 related to the turning operation are separately arranged, and the installation space in the vicinity of the turntable becomes large. There is a difficulty.

また、前述した特許文献２においては、旋回装置で最上部に位置する油圧モータの上部に電動機を直接装着し、油圧ユニットと別に電動ユニットを装備する必要がないため、取付けスペースが小さくなり、実機への取付けが容易になり、そして油圧モータの回転は高速回転であり従来の技術にある電動ユニットのピニオンおよび減速機を装備する必要がなく、部品点数が少なく、安価になり、その図２に示すように、油圧モータ２２には電動機２３がボルト部材２４により直結しており、油圧モータ２２と電動機２３は、油圧モータシャフト２５と電動機シャフト２６とがジョイント２７により連結している、構成であるため、油圧モータと電動機のコンパクト化の点では、それぞれの駆動軸がジョイントにより連結されているのでその軸方向の長さが大きくなり、ケーシングを一体化しているものの、旋回台近傍における上下方向の空間を制約するという難点がある。   Further, in Patent Document 2 described above, since the electric motor is directly mounted on the upper part of the hydraulic motor positioned at the uppermost part of the turning device, it is not necessary to equip the electric unit separately from the hydraulic unit. It is easy to mount on the motor, and the rotation of the hydraulic motor is high-speed rotation, so there is no need to equip the pinion and reduction gear of the electric unit in the prior art, and the number of parts is reduced and the cost is reduced. As shown, an electric motor 23 is directly connected to the hydraulic motor 22 by a bolt member 24, and the hydraulic motor 22 and the electric motor 23 are configured such that a hydraulic motor shaft 25 and an electric motor shaft 26 are connected by a joint 27. Therefore, in terms of making the hydraulic motor and the motor compact, each drive shaft is connected by a joint. Length becomes large, but are integrated casing, there is a drawback that constrain the vertical space in the swivel base neighborhood.

また、前述した特許文献３においては、その図１、３に示されるように、油圧ユニット及び電動ユニットは、それぞれの出力軸に設けられたピニオンが下部走行体の旋回歯車に対して異なる位置で歯合するように互いに位置ずれして設けられたものであり、油圧ユニットの油圧モータと電動ユニットの電動機は別々に配置されており、これらをコンパクト化するものではなく、旋回台近傍における水平方向の空間を制約するという難点がある。   In Patent Document 3 described above, as shown in FIGS. 1 and 3, the hydraulic unit and the electric unit have pinions provided on the respective output shafts at different positions with respect to the swivel gear of the lower traveling body. They are provided so that they are displaced from each other so that they mesh with each other. The hydraulic motor of the hydraulic unit and the electric motor of the electric unit are arranged separately. There is a difficulty of constraining the space.

また、前述した特許文献４においては、その図２に示されるように、油圧ポンプと油圧モータと電動機を一体化して構成され、油圧モータと油圧ポンプのシリンダブロック２１を共通とし、そのシリンダブロック２１の外周に回転子１４を圧入または溶着して一体化する（段落００１４参照）ことが示されている。この構成では、油圧電動ハイブリッド型モータに加えて油圧ポンプも一体化されているため、油圧モータと油圧ポンプの軸方向長さが長くなるので、旋回駆動機構の中に組み込むことには旋回台近傍における空間的制約の点で難点がある。   In Patent Document 4 described above, as shown in FIG. 2, the hydraulic pump, the hydraulic motor, and the electric motor are integrated, and the cylinder block 21 of the hydraulic motor and the hydraulic pump is used in common. It is shown that the rotor 14 is press-fitted or welded to the outer periphery of the rotor (see paragraph 0014). In this configuration, since the hydraulic pump is integrated in addition to the hydraulic electric hybrid type motor, the axial length of the hydraulic motor and the hydraulic pump becomes longer. There are difficulties in terms of spatial constraints.

さらに、油圧モータと電動機とは同心状に配置形成されているので油圧ポンプを除外すれば軸方向長さは短くできるものの、シリンダブロック２１の外周に回転子１４を圧入または溶着して一体化されているため、これらを現場において、別々に組付けること、あるいは、修理のため分解、再結合することがほとんど不可能であるという難点がある。   Further, since the hydraulic motor and the electric motor are concentrically arranged and formed, the axial length can be shortened if the hydraulic pump is excluded, but the rotor 14 is press-fitted or welded to the outer periphery of the cylinder block 21 and integrated. Therefore, it is difficult to assemble them separately on site or to disassemble and recombine them for repair.

また、前述した図４、５に例示した油圧電動ハイブリッド型モータにおいては、油圧モータと電動機は水平方向に別々に配置され、且つ回転力の伝達・合成用の歯車機構を備えているのでコンパクト化の点で難点があった。   4 and 5 described above, the hydraulic motor and the electric motor are separately arranged in the horizontal direction and are equipped with a gear mechanism for transmitting and synthesizing the rotational force, so that it is compact. There was a difficulty in the point.

特開２００７−２４７３７４号公報JP 2007-247374 A 特開２００７−１９２１５１号公報JP 2007-192151 A 特開２００５−２９０８８２号公報JP-A-2005-290882 特開平８−２５１８６７号公報JP-A-8-251867

本発明は、上述した難点に鑑み、鋭意検討した結果、ショベルなどの建設機械における油圧電動ハイブリッド型モータにおいて、電動機と油圧モータを同心状に配置構成すると共にスプラインを利用することにより、コンパクト化およびその分解、結合の容易化が実現できることを見出した。
従って、本発明の目的は、建設機械、好適には旋回駆動機構への組み付けに適したコンパクトで且つ分解、結合の容易な油圧電動ハイブリッド型モータを提供することにある。 As a result of diligent studies in view of the above-described problems, the present invention has achieved a compact design by using a concentric arrangement of an electric motor and a hydraulic motor in a hydraulic electric hybrid motor in a construction machine such as an excavator and using a spline. It has been found that the decomposition and the coupling can be facilitated.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a compact and easy to disassemble and connect hydraulic electric hybrid motor suitable for assembly to a construction machine, preferably a turning drive mechanism.

上記の目的を達成するため、本発明による油圧電動ハイブリッド型モータは、ケーシング内に複数のピストンシリンダを内蔵し外周面に第１スプラインを形成したシリンダブロックを有する油圧モータと、前記シリンダブロックの第１スプラインと係合する第２のスプライを内周面に有し前記油圧モータの出力軸と同心状に形成したロータおよび前記油圧モータのケーシング内にて前記ロータの外周を囲むよう固定配置されたステータを備えた電動機と、からなり前記油圧モータと電動機を同心状に配置したことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a hydraulic electric hybrid motor according to the present invention includes a hydraulic motor having a cylinder block in which a plurality of piston cylinders are housed in a casing and a first spline is formed on an outer peripheral surface; A rotor having a second splice that engages with one spline on the inner peripheral surface, and a rotor formed concentrically with the output shaft of the hydraulic motor, and fixedly disposed so as to surround the outer periphery of the rotor in the casing of the hydraulic motor The hydraulic motor and the electric motor are arranged concentrically, and the electric motor includes a stator.

その場合、前記油圧モータのケーシングは、当該油圧モータ用のリリーフ弁を収納する上部ケーシングと、前記油圧モータおよび電動機を収納する下部ケーシングとからなるよう構成することができる。
またその場合、前記油圧電動ハイブリッド型モータは、好適には、油圧ショベルの旋回駆動機構に組み込まれるよう構成することができる。 In this case, the casing of the hydraulic motor can be configured to include an upper casing that houses the relief valve for the hydraulic motor and a lower casing that houses the hydraulic motor and the electric motor.
In this case, the hydraulic / electric hybrid motor can be preferably incorporated into a turning drive mechanism of a hydraulic excavator.

本発明による油圧電動ハイブリッド型モータは、複数のピストンシリンダを内蔵し外周面に第１スプラインを形成したシリンダブロックを有する油圧モータと、前記シリンダブロックの第１スプラインと係合する第２のスプライを内周面に有し前記油圧モータの出力軸と同心状に形成したロータおよび前記油圧モータのケーシング内に設けられ前記ロータの外周を囲むよう固定配置されたステータを備えた電動機とからなり前記油圧モータと電動機を同心状に配置したので、油圧電動ハイブリッド型モータとしてコンパクトな構造となり、且つ回転力の伝達合成用の歯車機構を必要としなくなり、さらに、一対の第１および第２スプラインを設けたことにより、電動機と油圧モータとが容易に分解、結合することが可能となる等の効果を奏する。   A hydraulic electric hybrid motor according to the present invention includes a hydraulic motor having a cylinder block having a plurality of piston cylinders and a first spline formed on an outer peripheral surface, and a second splice that engages with the first spline of the cylinder block. A hydraulic motor comprising: a rotor provided on an inner peripheral surface and formed concentrically with an output shaft of the hydraulic motor; and a stator provided in a casing of the hydraulic motor and fixedly disposed so as to surround the outer periphery of the rotor. Since the motor and the electric motor are concentrically arranged, the structure is compact as a hydraulic electric hybrid type motor, a gear mechanism for transmitting and synthesizing rotational force is not required, and a pair of first and second splines are provided. As a result, the electric motor and the hydraulic motor can be easily disassembled and combined with each other. .

以下、本発明の実施の形態に基づく実施例について添付図面の図１乃至図３を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, examples based on the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3 of the accompanying drawings.

図１は、本発明による油圧電動ハイブリッド型モータの正面図であって、参照符号１２はリリーフ弁およびメイクアップ弁を内部に収納した上部ケーシングであって、上面カバーの役目をしている。左端部には圧油の給排口１２ｂが設けられている。参照符号１２ａは上部ケーシングの底部であって、下部ケーシング１４の上面と液密且つ着脱可能に結合されている。参照符号１４ａは下部ケーシング１４の底部であって、その底面は、出力軸１６の回転伝達機構（図示しない）に取り付けるための取付け面として形成されている。油圧電動ハイブリッド型モータ１０が油圧ショベルの旋回駆動機構に組み付けられる場合、前記底部１４ａは、例えば２段式遊星歯車機構からなる減速装置のケーシングと結合される。   FIG. 1 is a front view of a hydraulic / electric hybrid motor according to the present invention. Reference numeral 12 denotes an upper casing in which a relief valve and a makeup valve are housed, and serves as a top cover. A pressure oil supply / discharge port 12b is provided at the left end. Reference numeral 12a is a bottom portion of the upper casing and is liquid-tightly and detachably coupled to the upper surface of the lower casing. Reference numeral 14 a is a bottom portion of the lower casing 14, and the bottom surface thereof is formed as an attachment surface for attachment to a rotation transmission mechanism (not shown) of the output shaft 16. When the hydraulic / electric hybrid motor 10 is assembled to a swing drive mechanism of a hydraulic excavator, the bottom portion 14a is coupled to a casing of a speed reducer including, for example, a two-stage planetary gear mechanism.

図２は、図１の出力軸１６の軸方向断面図である。同図２において、上部ケーシング１２内にはリリーフ弁ＲＦおよびキャビテーション防止用のメイクアップ弁（図示せず）が配置されている。下部ケーシング１４の中央下部には、軸受け１６ａで一端側を支持され下方に突き出た出力軸１６が設けられている。この出力軸１６の上部側はシリンダブロック２０として一体的に形成されている。   FIG. 2 is an axial sectional view of the output shaft 16 of FIG. In FIG. 2, a relief valve RF and a make-up valve (not shown) for preventing cavitation are arranged in the upper casing 12. An output shaft 16 that is supported at one end by a bearing 16a and protrudes downward is provided at the center lower portion of the lower casing. The upper side of the output shaft 16 is integrally formed as a cylinder block 20.

このシリンダブロック２０の内部には複数のシリンダ用孔２６が円周上で等配に設けられ、その各孔にピストン２２が摺接可能に収納されている。シリンダブロック２０の上端の凹部にはニードル軸受け２４ａを介して上部ケーシング１２の中心部の凸部２４が挿入されている。バランスプレート３２はシリンダブロック２０上端面と液密且つ摺接可能にされており、その円周方向に形成された２つの開口部を介して、シリンダブロック２０の回転に伴って各ピストン用孔２６への圧油の給排が行われるようになっている。   A plurality of cylinder holes 26 are equally provided on the circumference of the cylinder block 20, and the pistons 22 are accommodated in the holes so as to be slidable. A convex portion 24 at the center of the upper casing 12 is inserted into a concave portion at the upper end of the cylinder block 20 via a needle bearing 24a. The balance plate 32 is fluid-tight and slidably contactable with the upper end surface of the cylinder block 20, and each piston hole 26 is rotated with the rotation of the cylinder block 20 through two circumferentially formed openings. Supply and discharge of pressure oil to and from is performed.

参照符号１８は斜板であって、その傾斜角度に応じカムプレート３４を介して前記ピストン２２のストロークすなわち、給排量を定めるようになっている。   Reference numeral 18 denotes a swash plate, and the stroke of the piston 22, that is, the supply / discharge amount is determined via the cam plate 34 in accordance with the inclination angle.

参照符号２８、３０は、電動機のロータおよびステータである。シリンダブロック２０の外周に設けられたオスのスプラインＳＰ１はロータ２８の内周面に形成されたメスのスプラインＳＰ２と係合されており、したがって、ロータ２８はシリンダブロック２０と一体的に回転するようになっている。ステータ３０はその内周面がロータ２８と所定間隔をもって対向しており、その外周面は下部ケーシング１４に固定されている。ロータ２８はステータ３０との軸方向位置が変動しないようにスナップリング等で軸方向位置が規制されている。   Reference numerals 28 and 30 denote a rotor and a stator of the electric motor. The male spline SP1 provided on the outer periphery of the cylinder block 20 is engaged with a female spline SP2 formed on the inner peripheral surface of the rotor 28. Therefore, the rotor 28 rotates integrally with the cylinder block 20. It has become. An inner peripheral surface of the stator 30 faces the rotor 28 with a predetermined interval, and an outer peripheral surface thereof is fixed to the lower casing 14. The axial position of the rotor 28 is regulated by a snap ring or the like so that the axial position of the rotor 28 does not fluctuate.

図３は図２のＡ−Ａ線断面のロータ２８とシリンダブロック２０との係合の様子を示す拡大図である。同図３に示されるように、シリンダブロック２０の外周に形成されたオスのスプラインＳＰ１はロータ２８の内周に形成されたメスのスプラインＳＰ２と係合している。   FIG. 3 is an enlarged view showing a state of engagement between the rotor 28 and the cylinder block 20 taken along line AA in FIG. As shown in FIG. 3, the male spline SP <b> 1 formed on the outer periphery of the cylinder block 20 is engaged with the female spline SP <b> 2 formed on the inner periphery of the rotor 28.

なお、図示しないが電動機として同期電動機の例では、ロータ２８のドーナツ状内部において、複数の強磁性体の永久磁石が円周上に等配に形成された軸方向の溝に沿ってそれぞれ配置固定されている。   Although not shown, in the case of a synchronous motor as an electric motor, a plurality of ferromagnetic permanent magnets are arranged and fixed along axial grooves formed on the circumference of the rotor 28 in a donut shape. Has been.

本発明による油圧電動ハイブリッド型モータは上述したように構成されているので、ロータ２８をシリンダブロック２０に取り付ける場合は、上部ケーシング１２を取り外した後、単にロータ２８のメススプラインＳＰ２を上下方向に移動させてオススプラインＳＰ１から離脱、係合させるだけで簡単に分解、再結合を遂行することが可能である。また、図１の油圧電動ハイブリッド型モータ１０と図４の油圧電動ハイブリッド型モータ１００とは、油圧モータおよび電動機自体は同一出力のものであり、本発明のコンパクト化達成は両者を対比すれば一目瞭然である。特に、上下方向の大きさは大幅に減少することが可能となり、旋回機構における駆動機構として占める空間も大幅に少なくなる。   Since the hydraulic / electric hybrid motor according to the present invention is configured as described above, when the rotor 28 is attached to the cylinder block 20, after the upper casing 12 is removed, the female spline SP2 of the rotor 28 is simply moved up and down. It is possible to easily disassemble and recombine simply by disengaging and engaging with the male spline SP1. Further, the hydraulic electric hybrid type motor 10 in FIG. 1 and the hydraulic electric hybrid type motor 100 in FIG. 4 have the same output as the hydraulic motor and the electric motor itself, and the achievement of the compactness of the present invention is obvious at a glance. It is. In particular, the size in the vertical direction can be greatly reduced, and the space occupied as the drive mechanism in the turning mechanism is also greatly reduced.

以上、本発明の好適な実施例について図面を参照して説明したが、当業者であれば、これらの開示例に基づき種々の変形をすることができる。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, those skilled in the art can make various modifications based on these disclosed examples.

例えば、メイクアップ弁ＭＫやリリーフ弁ＲＦを上部ケーシング１２の外部に設置し、上部ケーシング１２の内側には圧油の給排路のみを設けて、上部ケーシング１２の高さをさらに小さくすること、また、シリンダブロック２０の上端面と液密且つ円周方向に摺接するバランスプレート３２からの圧油の漏れやカムプレート３４からの圧油の漏れがロータ２８の回転を妨げないように、適宜回転部にシール部材を設けること、あるいは、斜板１８下側で軸受け１６ａ上側の空間部やロータ２８の収納空間部を低圧またはドレン圧にすること等は当業者であれば必要に応じて処置することが可能である。   For example, the make-up valve MK and the relief valve RF are installed outside the upper casing 12, and only the pressure oil supply / discharge passage is provided inside the upper casing 12 to further reduce the height of the upper casing 12. Further, the oil is properly rotated so that the leakage of the pressure oil from the balance plate 32 that is in fluid-tight and circumferential contact with the upper end surface of the cylinder block 20 and the leakage of the pressure oil from the cam plate 34 do not hinder the rotation of the rotor 28. A person skilled in the art will take measures as necessary to provide a seal member at the portion, or to make the space portion above the bearing 16a below the swash plate 18 and the storage space portion of the rotor 28 low pressure or drain pressure. It is possible.

本発明による油圧電動ハイブリッド型モータの正面図である。1 is a front view of a hydraulic electric hybrid motor according to the present invention. 図１の出力軸の軸方向断面図である。It is an axial sectional view of the output shaft of FIG. 図２のＡ−Ａ線断面におけるロータとシリンダブロックとの係合の様子を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the mode of engagement with the rotor and cylinder block in the AA line cross section of FIG. 従来の旋回駆動機構用の油圧電動ハイブリッド型モータの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the hydraulic electric hybrid type motor for the conventional turning drive mechanism. 図４の歯車箱の詳細を示し、（ａ）は歯車箱の出力軸方向の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＺ−Ｚ方向断面矢視図である。FIG. 4 shows details of the gear box in FIG. 4, (a) is a longitudinal sectional view in the output shaft direction of the gear box, and (b) is a sectional view in the ZZ direction of (a).

符号の説明Explanation of symbols

１０ 油圧電動ハイブリッド型モータ
１２ 上部ケーシング
１２ａ 底部
１２ｂ 圧油給排ポート
１４ 下部ケーシング
１４ａ 底部
１６ 出力軸
１６ａ 軸受
１８ 斜板
２０ シリンダブロック
２２ ピストン
２４ 凸部
２４ａ ニードル軸受
２６ 孔
２８ ロータ
３０ ステータ
３２ バランスプレート
３４ カムプレート
ＳＰ１ オススプライン
ＳＰ２ メススプライン DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Hydraulic electric hybrid motor 12 Upper casing 12a Bottom part 12b Pressure oil supply / exhaust port 14 Lower casing 14a Bottom part 16 Output shaft 16a Bearing 18 Swash plate 20 Cylinder block 22 Piston 24 Protruding part 24a Needle bearing 26 Hole 28 Rotor 30 Stator 32 Balance plate 34 Cam plate SP1 Male spline SP2 Female spline

Claims (3)

ケーシング内に複数のピストンシリンダを内蔵し外周面に第１スプラインを形成したシリンダブロックを有する油圧モータと、前記シリンダブロックの第１スプラインと係合する第２のスプライを内周面に有し前記油圧モータの出力軸と同心状に形成したロータおよび前記油圧モータのケーシング内にて前記ロータの外周を囲むよう固定配置されたステータを備えた電動機と、からなり前記油圧モータと電動機を同心状に配置したことを特徴とする油圧電動ハイブリッド型モータ。   A hydraulic motor having a cylinder block in which a plurality of piston cylinders are built in a casing and a first spline is formed on an outer peripheral surface; and a second splice that engages with the first spline of the cylinder block is provided on the inner peripheral surface. A rotor formed concentrically with the output shaft of the hydraulic motor, and an electric motor having a stator fixedly disposed so as to surround the outer periphery of the rotor in the casing of the hydraulic motor, the hydraulic motor and the electric motor being concentric A hydraulic electric hybrid motor characterized by being arranged. 前記油圧モータのケーシングは、当該油圧モータ用のリリーフ弁を収納する上部ケーシングと、前記油圧モータおよび電動機を収納する下部ケーシングとからなることを特徴とする請求項１に記載された油圧電動ハイブリッド型モータ。   The hydraulic / electric hybrid type according to claim 1, wherein the casing of the hydraulic motor includes an upper casing that houses a relief valve for the hydraulic motor, and a lower casing that houses the hydraulic motor and an electric motor. motor. 請求項１または２記載の油圧電動ハイブリッド型モータを組み込んだ旋回駆動機構を有する油圧ショベル。   A hydraulic excavator having a turning drive mechanism in which the hydraulic / electric hybrid motor according to claim 1 is incorporated.
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