建設機械
【課題】エンジンと発電機モータと油圧ポンプとを一体化したエンジンユニットを搭載した建設機械において、発電機モータの着脱時における作業性を向上させることが可能な建設機械を提供する。
【解決手段】油圧ショベル５１は、エンジン２と油圧ポンプ４と発電機モータ１とを一体化したエンジンユニット４０と車体フレーム部６５とマウント部４１，４２とを備えている。油圧ポンプ４は、エンジン２の駆動力によって駆動される。発電機モータ１は、エンジン２と油圧ポンプ４との間に設けられ、エンジン２の出力軸と油圧ポンプ４の入力軸とに接続された回転軸１９、エンジン２側に固定された第１ハウジング１１、油圧ポンプ４側に固定された第２ハウジング１５を有する。車体フレーム部６５は、エンジンユニット４０が搭載される。マウント部４１，４２は、エンジン２、第１ハウジング１１に設けられ、エンジンユニット４０を車体フレーム部６５上で支持する。
【解決手段】油圧ショベル５１は、エンジン２と油圧ポンプ４と発電機モータ１とを一体化したエンジンユニット４０と車体フレーム部６５とマウント部４１，４２とを備えている。油圧ポンプ４は、エンジン２の駆動力によって駆動される。発電機モータ１は、エンジン２と油圧ポンプ４との間に設けられ、エンジン２の出力軸と油圧ポンプ４の入力軸とに接続された回転軸１９、エンジン２側に固定された第１ハウジング１１、油圧ポンプ４側に固定された第２ハウジング１５を有する。車体フレーム部６５は、エンジンユニット４０が搭載される。マウント部４１，４２は、エンジン２、第１ハウジング１１に設けられ、エンジンユニット４０を車体フレーム部６５上で支持する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン、油圧ポンプおよび発電機モータを搭載したハイブリッド型の建設機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジンと油圧ポンプとの間に発電機モータを搭載した、いわゆるハイブリッド型の建設機械が開発されている。
このようなハイブリッド型の建設機械に搭載された発電機モータは、エンジンの出力軸と油圧ポンプの入力軸とに接続されており、エンジンの駆動力によって発電を行う。そして、発電機モータでの発電により生じた電気エネルギーはキャパシタなどの蓄電装置に蓄えられ、建設機械が大きなエンジン出力を要する場合等に、蓄えられた電気エネルギーによって発電機モータが駆動されて、エンジンの出力を補助する。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ハウジング内に冷却油を貯留する油溜め部を有しており、複数のコイル端部に均一に油を噴射させて効率よく冷却することが可能な発電機モータの構成について開示されている。
また、特許文献２には、エンジンと油圧ポンプとの間に組み込まれた発電機モータの構成について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−６５５４号公報（平成１９年１月１１日公開）
【特許文献２】特開２００３−２３５２０８号公報（平成１５年８月２２日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の建設機械では、以下に示すような問題点を有している。
すなわち、上記公報に開示された建設機械では、エンジンあるいは発電機モータ等のメンテナンス等を実施する際には、油圧ポンプ、発電機モータの順に取り外される。また、通常、車体フレーム部上においてエンジンユニットを支持するマウント部は、エンジン側と発電機モータ側とにそれぞれ２つずつ設けられている。このため、油圧ポンプを取り外した後で、発電機モータを取り外す際には、エンジンユニットをクレーン等で吊り上げた状態で、発電機モータ側に設けられたマウント部を取り外して、別の位置で治具等を用いて支持する必要がある。
【０００６】
すなわち、エンジンユニットのマウント部が発電機モータ側に設けられている場合には、発電機モータを取り外す際にエンジンユニットを支持するマウント部を、一旦、エンジンユニットを吊り上げた状態で別の場所で支持させてから発電機モータを取り外す必要があり、発電機モータを取り外す際の作業性が低下してしまうおそれがある。
また、発電機モータをエンジンから取り外した際に、エンジンの出力軸に接続されるフライホイール等が露出してしまうため、回転側の部材に水や埃等が付着したり、回転側の部材が破損したりするおそれがある。
【０００７】
本発明の課題は、エンジンと発電機モータと油圧ポンプとを一体化したエンジンユニットを搭載した建設機械において、発電機モータの着脱時における作業性を向上させることが可能な建設機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明に係る建設機械は、エンジンと油圧ポンプと発電機モータとを一体化したエンジンユニットと、車体フレーム部と、マウント部と、を備えている。油圧ポンプは、エンジンの駆動力によって駆動される。発電機モータは、エンジンと油圧ポンプとの間に設けられており、エンジンの出力軸および油圧ポンプの入力軸に接続された回転軸とエンジン側に固定された第１ハウジングと油圧ポンプ側に固定された第２ハウジングとを有する。車体フレーム部は、エンジンユニットが搭載される。マウント部は、エンジンおよび第１ハウジングにそれぞれ設けられており、エンジンユニットを車体フレーム部上において支持する。
ここでは、エンジンと油圧ポンプとの間に発電機モータを搭載したハイブリッド型の建設機械において、エンジンと油圧ポンプと発電機モータとを一体化したエンジンユニットを、エンジンと発電機モータとに設けられたマウント部を介して、車体フレーム上に配置している。
【０００９】
ここで、このようなハイブリッド型の建設機械では、エンジンあるいは発電機モータ等のメンテナンス等を実施する際には、油圧ポンプ、発電機モータの順に取り外される。また、通常、車体フレーム部上においてエンジンユニットを支持するマウント部は、エンジン側と発電機モータ側とにそれぞれ２つずつ設けられている。このため、油圧ポンプを取り外した後で、発電機モータを取り外す際には、発電機モータ側に設けられたマウント部を別の位置で治具等を用いて支持する必要がある。
すなわち、エンジンユニットのマウント部が発電機モータ側に設けられている場合には、発電機モータを取り外す際にエンジンユニットを支持するマウント部を、一旦、エンジンユニットを吊り上げた状態で別の場所で支持させてから発電機モータを取り外す必要があり、作業性が低下してしまうおそれがある。
【００１０】
本発明の建設機械では、エンジンユニットを支持するために発電機モータ側に設けられたマウント部を、発電機モータの外郭を構成するハウジングのうち、エンジン側に固定された第１ハウジング側に設けている。
これにより、発電機モータを取り外す際には、マウント部を別の位置で支持させることなく、第１ハウジングだけを残して、発電機モータの他の部品を全て取り外すことができる。よって、発電機モータの取り外し作業や分解作業等の作業性を従来よりも向上させることができる。
【００１１】
第２の発明に係る建設機械は、第１の発明に係る建設機械であって、第１ハウジングは、エンジンに接続されたフライホイールを収納している。
ここでは、上述した第１ハウジングを、エンジンに接続されたフライホイールを内包するフライホイールハウジングとしても機能させている。
これにより、エンジン側に近い部品については、発電機モータの取り外し時においても、エンジン側に固定されたまま残される第１ハウジング内に設けることができる。また、エンジンと発電機モータとの間に設けられるフライホイールを内包するフライホイールハウジングを別途設ける必要がないため、部品点数を削減して、エンジンユニットの軸方向におけるサイズを小さくすることができる。
【００１２】
第３の発明に係る建設機械は、第１または第２の発明に係る建設機械であって、第１・第２ハウジング内に形成された油溜め部を、さらに備えている。
ここでは、エンジン側に固定された第１ハウジングと、油圧ポンプ側に固定された第２ハウジングとの間に形成される収納空間の下部に、油溜め部を設けている。
これにより、発電機モータ内に設けられた部品の潤滑や冷却等に使用される油を、発電機モータ内に貯留することができる。
【００１３】
第４の発明に係る建設機械は、第３の発明に係る建設機械であって、第１ハウジングに設けられており、油溜め部に貯留された油の量を点検する検油管を、さらに備えている。
ここでは、第１・第２ハウジング内に形成された油溜め部に貯留された油の量を点検するための検油管を、第１ハウジング側に設けている。
これにより、発電機モータを取り外したり分解したりする際に、検油管を取り外す必要がない。よって、例えば、第２ハウジング側に検油管が設けられている構成と比較して、作業性をさらに向上させることができる。
【００１４】
第５の発明に係る建設機械は、第１から第４の発明のいずれか１つに係る建設機械であって、第１ハウジングは、回転軸方向においてマウント部が取り付けられている固定部分の幅に相当する厚みを有している。
ここでは、回転軸方向においてマウント部の固定部分の幅に相当する厚みを確保した状態で第１ハウジングが構成されている。
これにより、第１ハウジング側に、例えば、マウント部や検油管等を取り付けるスペースを確保することができる。
【００１５】
第６の発明に係る建設機械は、第１から第５の発明のいずれか１つに係る建設機械であって、エンジンにおける燃焼ガスを排気するマフラーと、第１ハウジングに設けられておりマフラーを支持するマフラーマウント部と、をさらに備えている。
ここでは、エンジン上に配置されるマフラーを支持するマフラーマウント部を、第１ハウジング側に設けている。
これにより、発電機モータを取り外す場合でも、マフラーマウント部がエンジン側に残される第１ハウジング側に設けられているため、マフラーマウント部を他の場所へ移動させる必要がない。よって、発電機モータの取り外し時における作業性をさらに向上させることができる。
【００１６】
第７の発明に係る建設機械は、第１から第６の発明のいずれか１つに係る建設機械であって、回転軸は、側面視において第２ハウジングからエンジン側に突出している。
ここでは、側面視において、発電機モータの回転軸が、油圧ポンプ側に固定された第２ハウジングからエンジン側に突出するように設けられている。
ここで、側面視とは、回転軸方向と直交する方向から見た状態、つまり、回転軸を側面から見た状態を意味している。
これにより、発電機モータを取り付ける際に第１・第２フランジ間において分解する場合でも、側面視において、第２ハウジングからエンジン側に突出した回転軸によって、第１ハウジングが固定されたエンジン側との間において、容易に同軸度を確保することができる。
【００１７】
第８の発明に係る建設機械は、第１から第７の発明のいずれか１つに係る建設機械であって、油圧ショベルである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る建設機械によれば、エンジンと発電機モータと油圧ポンプとを一体化したエンジンユニットを搭載した建設機械において、発電機モータの着脱時における作業性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る油圧ショベルの構成を示す全体斜視図。
【図２】図１の油圧ショベルに搭載されたエンジンユニットの構成を示す斜視図。
【図３】図２のエンジンユニットに含まれる発電機モータの構成を示す断面図。
【図４】図３の発電機モータの分解斜視図。
【図５】図２のエンジンユニットが車体フレーム部上に載置された状態を示す側面図。
【図６】図２のエンジンユニットが車体フレーム部上に載置された状態を示す斜視図。
【図７】図１の油圧ショベルのエンジンフードを開けた状態を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の一実施形態に係るハイブリッド型の油圧ショベル（建設機械）５１について、図１〜図７を用いて説明すれば以下の通りである。
（油圧ショベル５１）
本実施形態に係るハイブリッド型の油圧ショベル５１は、図１に示すように、下部走行体５２と、旋回台５３と、作業機５４と、カウンタウェイト５５と、機器室５６と、車体部５７と、キャブ５８と、を備えている。また、油圧ショベル５１は、駆動源として、エンジン２を備えている。エンジン２の出力軸には、エンジン２によって駆動される発電機モータ１および油圧ポンプ４が直列的に接続されている（図２参照）。
【００２１】
下部走行体５２は、進行方向における左右両端部分に巻き掛けられた履帯Ｐを回転させることで、油圧ショベル５１を前進・後進させる。また、下部走行体５２は、旋回台５３を上面に搭載している。
旋回台５３は、下部走行体５２に対して任意の方向に旋回可能である。そして、旋回台５３は、上面に作業機５４と、カウンタウェイト５５と、機器室５６と、車体部５７と、キャブ５８と、を搭載している。また、旋回台５３は、発電機モータ１あるいは蓄電器からの電力供給により駆動される旋回用電動モータによって回転する。なお、旋回電動モータは、旋回台の減速時に回生により発電し、発電で得られた電気エネルギーは、キャパシタに蓄電される。
【００２２】
作業機５４は、ブーム６１と、ブーム６１の先端に取り付けられたアーム６２と、アーム６２の先端に取り付けられたバケット６３とを含むように構成されている。そして、作業機５４は、図示しない油圧回路に含まれる各油圧シリンダ６１ａ，６２ａ，６３ａ等によって、ブーム６１やアーム６２、バケット６３等を上下に移動させながら、土木工事の現場において土砂や砂礫等の掘削作業を行う。
カウンタウェイト５５は、例えば、鋼板を組み立てて形成した箱の中に屑鉄やコンクリート等を入れて固めたものであって、採掘時等において車体のバランスをとるために旋回台５３の後方に設けられている。
【００２３】
機器室５６は、図１に示すように、カウンタウェイト５５に隣接する位置に配置されており、内部に、エンジン２、発電機モータ１、油圧ポンプ４を軸方向において一体化したエンジンユニット４０等（図２参照）を収納するエンジンルーム６０を有している。そして、エンジンルーム６０は、開閉可能なエンジンフード６４によって覆われている。なお、エンジンルーム６０内に設置されたエンジンユニット４０等の構成および載置構造については、後段にて詳述する。機器室５６は、図示しない作動油タンク、エンジンルーム６０とキャブ５８との間に設けられた仕切り部材、車両の左右後部の側面に設けられた開閉カバー、カウンタウェイト５５、エンジンフード６４等によって囲まれた空間となる。機器室５６内には、エンジン２、発電機モータ１および油圧ポンプ４が、それぞれカウンタウェイト５５に沿って並設されている。
【００２４】
車体部５７は、作業機５４の後方に配置されており、図示しない燃料タンク、作動油タンクおよび操作弁等を収容する。
キャブ５８は、油圧ショベル５１のオペレータが乗降する室内空間を有しており、作業機５４の先端部を見通せるように、旋回台５３上における作業機５４の側方となる左側前部に配置されている。
【００２５】
（発電機モータ１）
本実施形態の発電機モータ１は、図２に示すように、エンジン２、冷却ファン３、油圧ポンプ４およびマフラー５等を備えたハイブリッド型の油圧ショベル５１に搭載されている。また、発電機モータ１は、エンジン２と油圧ポンプ４との間に配置されている。さらに、発電機モータ１は、エンジン２の出力軸、油圧ポンプ４の入力軸に対して、回転軸１９（図３参照）が直接的あるいは間接的に接続されており、エンジン２の出力軸の回転駆動力によって発電を行う。発電機モータ１は、インバータを介してキャパシタに接続されている。エンジン２の回転数が増加していく（油圧ショベルが加速していく）場合など、発電機モータ１は必要に応じて、キャパシタに蓄えられた電気エネルギーによって電動機として使用され、エンジン２の回転をアシストする。また、エンジン２がアイドリング状態にある場合には、発電機モータ１はエンジン２の回転駆動力を受けて発電し、発電によって生じた電気エネルギーはキャパシタに蓄えられる。また、本実施形態では、エンジン２、発電機モータ１、および油圧ポンプ４が直列的に配置されており、それぞれの回転軸が一直線上に配置される。
【００２６】
発電機モータ１は、３相１２極のＳＲ（switched reluctance）モータであって、下部に油溜め部Ｖを有している。また、発電機モータ１は、図３および図４に示すように、ステータ１０と、第１ハウジング１１と、フライホイール１２と、カップリング１３と、ロータ１４と、第２ハウジング１５と、フランジ（フランジ部）１６と、回転軸１９と、を備えている。
【００２７】
ステータ１０は、図３に示すように、発電機モータ１の外郭を構成する第１・第２ハウジング１１，１５内に形成される収納空間内に設けられている。そして、ステータ１０は、円環状のステータコア２０やインシュレータ２１、コイル２３等によって構成されている。
ステータコア２０は、円環状のヨーク部分と、周方向に沿って配置されヨーク部から径方向内側に向かって等角度間隔で突出するステータティースの部分とを含む複数の鋼板を積層して構成されている。なお、本実施形態では、３相１２極のＳＲモータを構成するため、合計３６本の突起を含むステータコア２０が用いられている。
複数の突起には、それぞれにインシュレータ２１が装着された後、コイル２３が巻回される。
【００２８】
第１ハウジング１１は、鋳鉄製の部材であって、図３に示すように、第２ハウジング１５と接合されて、内部にステータ１０やロータ１４等を収納する収納空間を形成する。そして、この収納空間の下部には、回転軸１９や軸受け部１８の潤滑を促すとともに、ステータ１０の発熱部（コイル２３等）を冷却するための冷却油を貯留する油溜め部Ｖが形成されている。また、第１ハウジング１１の下端部には、図４に示すように、油溜め部Ｖに貯留された油の量を点検するとともに油溜め部Ｖに油を補給するための検油管（給油管と兼用）１１ａが接続されている。
【００２９】
ここで、第１・第２ハウジング１１，１５内の油溜め部Ｖに貯留される冷却油は、第２ハウジング１５の下部に設けられた冷却装置（例えば、オイルクーラ１５ｄ（図４参照））を経由して冷却された後、再び第１・第２ハウジング１１，１５内の空間へと戻される。
フライホイール１２は、第１・第２ハウジング１１，１５内におけるエンジン２の出力軸側に設けられており、カップリング１３を介してロータ１４と接続され、第１・第２ハウジング１１，１５内において回転する。
【００３０】
本実施形態の発電機モータ１のように、エンジン２側に固定された第１・第２ハウジング１１，１２内にフライホイール１２を収納することで、フライホイールハウジングを別途設けた構成と比較して、エンジンユニット４０の部品点数を削減して、エンジンユニット４０の軸方向におけるサイズを小さくすることができる。よって、エンジン２と油圧ポンプ４との間に発電機モータ１を設けたハイブリッド型の油圧ショベル５１においても、エンジンユニット４０の軸方向におけるサイズの拡大を最小限とすることができる。これにより、エンジンユニット４０を旋回台５３上における限られた空間に配置することができる。
【００３１】
カップリング１３は、図４に示すように、略円環状の部材であって、フライホイール１２に対してボルト固定される。また、カップリング１３は、図３に示すように、内径側に形成されたスプラインが回転軸１９の外径側に形成された外歯スプライン１９ａと噛み合っている。これにより、フライホイール１２およびカップリング１３は、回転軸１９を中心にしてロータ１４とともに回転する。
ロータ１４は、図３に示すように、回転軸１９を中心に回転する回転側の部材であって、第１・第２ハウジング１１，１５内の収納空間における円環状のステータ１０の内周側の空間に挿入される。また、ロータ１４は、外周面にロータヨーク１４ａが取り付けられるホルダ１４ｂを有している。
【００３２】
ロータヨーク１４ａは、複数の鋼板（電磁鋼板）を積層した構造体であって、図３に示すように、ホルダ１４ｂの外周面側にボルト固定されており、円環状の本体の外周面側に、周方向において等角度間隔で設けられた複数の誘導子（図示せず）を有している。ロータヨーク１４ａは、エンジン２側および油圧ポンプ４側にそれぞれ設けられたアルミ製のブレード１４ｃ，１４ｃによって挟まれるように保持されている。ブレード１４ｃ，１４ｃの外周面には、径方向外側に開口した貫通孔が形成されている。ロータ１４の回転時には、この貫通孔から径方向外側に配置されたコイル２３に対して冷却油が噴射される。なお、これらのブレード１４ｃ，１４ｃについては、ロータヨーク１４ａが、例えば、ホルダ１４ｂに形成された凹部によって保持可能な場合には設けられていなくてもよい。
【００３３】
ホルダ１４ｂは、図３に示すように、中央孔部に回転軸１９が挿入された状態で回転軸１９の外周部分にボルト固定されている。また、ホルダ１４ｂは、略円筒形状を有する鋼製の部材であって、内側の円筒部と外側の円筒部とを組み合わせた構造となっており、その内側の円筒部の外周面と外側の円筒部の内周面との間に軸受け部１８が、外側の円筒部の外周面にロータヨーク１４ａがそれぞれ取り付けられている。
回転軸１９は、ロータ１４の回転中心となる円筒状の部材であって、軸方向における一方の端部から他方の端部まで貫通する貫通孔を有しており、エンジン２側の端部に、カップリング１３の内歯と嵌合する外歯スプライン１９ａ、油圧ポンプ４側の端部に、油圧ポンプ４側の入力軸と嵌合する内歯スプライン１９ｂが、それぞれ形成されている。また、回転軸１９は、軸方向における油圧ポンプ４側の半分が、フランジ１６の内側の円筒部の内周面側に挿入された状態で固定される。さらに、回転軸１９は、図３に示すように、側断面視においてエンジン２側（図３における左側）に向かって第２ハウジング１５の端面（図中のＸ−Ｘ線）から突出するように配置されている。
【００３４】
第２ハウジング１５は、鋳鉄製の部材であって、図３に示すように、発電機モータ１における油圧ポンプ４側に設けられており、第１ハウジング１１とともに、フライホイール１２、カップリング１３、ロータ１４、ステータ１０および回転軸１９を収納するための収納空間を形成する。また、第２ハウジング１５は、冷却油を冷やすためのオイルクーラ１５ｄを有している。オイルクーラ１５ｄの出口には、冷却油を、第１・第２ハウジング１１，１５内の上部まで送り込むための冷却油配管１５ａが接続されている。さらに、第２ハウジング１５の肩部分には、図４に示すように、インシュレータ２１を介してステータコア２０の突起に巻回されたコイル２３の配線等が接続される電気ボックス１７が取り付けられる。
【００３５】
油溜め部Ｖに貯留された冷却油は、図示しない配管を経由して図示しないフィルタ、循環用のポンプを経由して、第２ハウジング１５の下部に設けられたオイルクーラ１５ｄの入口に供給される。オイルクーラ１５ｄの出口に接続される冷却油配管１５ａは、油溜め部Ｖから吸い上げた冷却油を、第１・第２ハウジング１１，１５内に形成された空間の上部に供給するために、第２ハウジング１５の上部に接続されている。
【００３６】
フランジ１６は、図３に示すように、回転軸１９と同軸状に配置される円盤状の部材であって、冷却油配管１５ａを介して第２ハウジング１５の上部に送られた冷却油を所望の部分へ誘導する冷却油通路１６ａが内部に形成されている。フランジ１６は、複数のボルトによって第２ハウジング１５の油圧ポンプ４側に固定されている。フランジ１６は、略円盤状の面から軸方向に突出する略円筒状の軸受け支持部１６ｅを有している。軸受け支持部１６ｅは、略円筒状の外周面側において、軸受け部１８を支持している。
【００３７】
冷却油通路１６ａは、第１・第２ハウジング１１，１５内の上部空間から流れてくる冷却油を、ロータ１４や回転軸１９と固定側の部材とが接触する軸受け部１８やスプライン（係合部）等へ供給する。これにより、軸受け部１８やスプライン（係合部）等には、常時、十分な量の潤滑油（冷却油）が供給される。
【００３８】
＜エンジンユニット４０の載置構造＞
本実施形態の油圧ショベル５１では、図６に示すように、エンジン２、発電機モータ１、および油圧ポンプ４を含むエンジンユニット４０が、マウント部４１，４２を含む４点において車体フレーム部６５上において支持されている。
具体的には、エンジンユニット４０は、図６に示すように、エンジン２に取り付けられた一対のマウント部４１，４１と、発電機モータ１の第１ハウジング１１に取り付けられた一対のマウント部４２，４２の４点において、車体フレーム部６５上に支持されている。
マウント部４１，４１は、エンジン２の側面に固定されており、車体フレーム部６５上においてエンジンユニット４０のエンジン２側を支持する。マウント部４１，４１は、本体部４１ａ、支持部材４１ｃを有している。
【００３９】
本体部４１ａは、略Ｌ字型の部材であって、エンジン２の側面に対して固定されている。支持部材４１ｃは、ゴム等の弾性体によって構成されており、略Ｌ字型の本体部４１ａの水平面に形成された開口部に装填されており、車体フレーム部６５上においてエンジンユニット４０のエンジン２側を支持する。
マウント部４２，４２は、発電機モータ１の第１ハウジング１１の側面に固定されており、車体フレーム部６５上においてエンジンユニット４０の油圧ポンプ４側を支持する。また、マウント部４２，４２は、図５に示すように、本体部４２ａ、複数のボルト４２ｂ、および支持部材４２ｃを有している。
【００４０】
本体部４２ａは、図５に示すように、３つの平面を接合したボックス形状を有しており、そのうち１つの平面が、第１ハウジング１１の側面に対して複数のボルト４２ｂによって固定されている。支持部材４２ｃは、ゴム等の弾性体によって構成されており、ボックス形状の本体部４２ａの水平面に形成された開口に装填されており、車体フレーム部６５上においてエンジンユニット４０の油圧ポンプ４側を支持する。
【００４１】
ここで、マウント部４２，４２は、本体部４２ａの鉛直面が複数のボルト４２ｂによって第１ハウジング１１の側面に固定されている。このため、第１ハウジング１１の軸方向における厚みは、図５に示すように、マウント部４２，４２の固定部分の幅ｄ１よりも若干大きい。これにより、第１ハウジング１１の側面に、マウント部４２を取り付けるために必要な側面の面積を確保することができる。なお、第１ハウジング１１の軸方向における厚みは、フライホイール１２を内包でき、かつマウント部４２の固定部分の幅ｄ１を有していればよい。
【００４２】
また、本実施形態の油圧ショベル５１では、エンジンユニット４０の上部にマフラー５が配置されている。
マフラー５は、図６に示すように、マフラー５を支持するマフラーマウント部５ａを介して、発電機モータ１の第１ハウジング１１上に固定されている。より詳細には、マフラー５は、その外周面に巻きかけられたワイヤー５ｂ，５ｂによって、マフラーマウント部５ａ上に固定されている。
マフラーマウント部５ａは、マフラー５を支持する台座であって、発電機モータ１の第１ハウジング１１上に固定されている。
ワイヤー５ｂ，５ｂは、マフラーマウント部５ａの一部から油圧ポンプ４側へ突出した固定部５ａａに対して一方の端部が固定されており、マフラー５の外周面に巻きかけられている。
【００４３】
＜エンジンユニット４０の脱着＞
本実施形態の油圧ショベル５１では、上述したエンジン２あるいは発電機モータ１等のメンテナンス時等に分解作業を実施する際には、以下のような手順で実施される。
すなわち、例えば、発電機モータ１のメンテナンスを実施する際には、まず、車体部５７の側面に設けられた開閉可能な扉の近傍に配置された油圧ポンプ４から取り外される。
次に、第１・第２ハウジング１１，１５間の固定状態を解除して、エンジン２側の第１ハウジング１１と、油圧ポンプ４側の第２ハウジング１５とで発電機モータ１を分解する。これにより、発電機モータ１内のステータ１０やロータ１４等の構成部品の修理やメンテナンスを実施することができる。
【００４４】
このとき、取り外される第２ハウジング１５側には、発電機モータ１の構成部材のうち、ステータ１０、ロータ１４、フランジ１６、回転軸１９等が含まれる。逆に、エンジン２側に固定された状態で残される第１ハウジング１１側には、発電機モータ１の構成部材のうち、フライホイール１２、カップリング１３等が含まれる。ここで、第１ハウジング１１にはフライホイール１２が内包されているため、第２ハウジング１５を取り外した際に、エンジン２の出力軸やフライホイール１２等の回転側の部材に、水、埃等の異物が付着したり、それらが破損したりすることを防ぐことができる。
【００４５】
ここで、エンジン２側に残される第１ハウジング１１には、発電機モータ１を含むエンジンユニット４０を支持するマウント部４２，４２、検油管１１ａ、およびマフラーマウント部５ａが取り付けられている。
これにより、発電機モータ１を分解する際に、エンジンユニット４０をクレーン等で吊り上げた状態でマウント部４２，４２を別の場所で治具等を使って支持させる等の作業は不要であり、そのまま第２ハウジング１５側の部品を取り外して、発電機モータ１を分解することができる。よって、発電機モータ１の分解時における作業性を向上させることができる。
【００４６】
また、第１・第２ハウジング１１，１５内に形成される油溜め部Ｖに貯留される油の量を検査する検油管１１ａも第１ハウジング１１側に設けられているため、発電機モータ１の分解時に検油管１１ａを取り外す等の作業は不要であり、作業性を向上させることができる。また、本実施形態では、図７に示すように、検油管１１ａを、エンジンフード６４を開けた際に露出するエンジンルーム６０の上部開口６０ａ側に導いている。このため、エンジンフード６４を開けてエンジン２の油量をエンジン検油管２ａによってチェックする際に、同時に検油管１１ａによって発電機モータ１内の油量もチェックすることができるため、点検時の作業性を向上させることができる。なお、エンジン検油管２ａと発電機モータ１の検油管１１ａとは、例えば、車両の前後、左右等に分かれて設置されることなく、同じ側に設けられていることが好ましい。これにより、エンジン２の油量と発電機モータ１の油量とを点検する際の作業性を向上させることができる。
【００４７】
さらに、エンジン２上に配置されるマフラー５を支持するマフラーマウント部５ａも第１ハウジング１１に固定されているため、発電機モータ１の分解時にマフラー５をクレーン等で吊り上げる等の作業も不要となり、作業性を向上させることができる。
また、本実施形態の油圧ショベル５１では、上述したように、図３に示すように、発電機モータ１の側断面視において、回転軸１９が、第２ハウジング１５の端面からエンジン２側に突出するように設けられている。
【００４８】
これにより、発電機モータ１を分解した際には、第２ハウジング１５側に含まれる回転軸１９が、第２ハウジング１５から突出した状態となる。よって、発電機モータ１の内部をメンテナンス等した後で再び組み立てる際には、ステータ１０やロータ１４の端部が第１ハウジング１１側にぶつかる前に、第１ハウジング１１側のカップリング１３の中心孔内に回転軸１９を挿入することができる。この結果、カップリング１３の中心孔内に回転軸１９を挿入することで、部品の損傷等を伴うことなく、第１ハウジング１１側の部品と第２ハウジング１５側の部品との間で径方向における位置合わせを行うことができる。
【００４９】
なお、ステータコア２０は、第２ハウジング１５側の端面（図３中のＸ−Ｘ線）からフランジ１６側に内包されていることが好ましい。同様に、ロータ１４も内包されていることがより好ましい。この場合には、発電機モータ１を構成する重要な部品であるステータコア２０、ロータ１４のコア部分の損傷を防ぐことができる。また、ステータコア２０とロータ１４とのコア間のギャップを精度よく保つことができる。
【００５０】
［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
（Ａ）
上記実施形態では、本発明を油圧ショベルに適用した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、ホイールローダ等の他のハイブリッド型の建設機械に対しても、同様に本発明の適用は可能である。
【００５１】
（Ｂ）
上記実施形態では、発電機モータ１として、ＳＲ（switched reluctance）モータを用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、ＰＭ（Permanent Magnet)モータ等、他の発電機モータを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の建設機械は、エンジンと発電機モータと油圧ポンプとを一体化したエンジンユニットを搭載した建設機械において、発電機モータの着脱時における作業性を向上させることができるという効果を奏することから、エンジンと油圧ポンプとの間に発電機モータを搭載したハイブリッド型の建設機械に対して広く適用可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 発電機モータ
２ エンジン
２ａ エンジン検油管
３ 冷却ファン
４ 油圧ポンプ
５ マフラー
５ａ マフラーマウント部
５ａａ 固定部
５ｂ ワイヤー
１０ ステータ
１１ 第１ハウジング
１１ａ 検油管
１２ フライホイール
１３ カップリング
１４ ロータ
１４ａ ロータヨーク
１４ｂ ホルダ
１４ｃ ブレード
１５ 第２ハウジング
１５ａ 冷却油配管
１５ｄ オイルクーラ
１６ フランジ
１６ａ 冷却油通路
１６ｅ 軸受け支持部
１７ 電気ボックス
１８ 軸受け部
１９ 回転軸
１９ａ 外歯スプライン
１９ｂ 内歯スプライン
２０ ステータコア
２１ インシュレータ
２３ コイル
４０ エンジンユニット
４１ マウント部
４１ａ 本体部
４１ｃ 支持部材
４２ マウント部
４２ａ 本体部
４２ｂ ボルト
４２ｃ 支持部材
５１ 油圧ショベル（建設機械）
５２ 下部走行体
５３ 旋回台
５４ 作業機
５５ カウンタウェイト
５６ 機器室
５７ 車体部
５８ キャブ
６０ エンジンルーム
６０ａ 上部開口
６１ ブーム
６１ａ 油圧シリンダ
６２ アーム
６２ａ 油圧シリンダ
６３ バケット
６３ａ 油圧シリンダ
６４ エンジンフード
６５ 車体フレーム部
ｄ１ 固定幅
Ｐ 履帯
Ｖ 油溜め部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン、油圧ポンプおよび発電機モータを搭載したハイブリッド型の建設機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジンと油圧ポンプとの間に発電機モータを搭載した、いわゆるハイブリッド型の建設機械が開発されている。
このようなハイブリッド型の建設機械に搭載された発電機モータは、エンジンの出力軸と油圧ポンプの入力軸とに接続されており、エンジンの駆動力によって発電を行う。そして、発電機モータでの発電により生じた電気エネルギーはキャパシタなどの蓄電装置に蓄えられ、建設機械が大きなエンジン出力を要する場合等に、蓄えられた電気エネルギーによって発電機モータが駆動されて、エンジンの出力を補助する。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ハウジング内に冷却油を貯留する油溜め部を有しており、複数のコイル端部に均一に油を噴射させて効率よく冷却することが可能な発電機モータの構成について開示されている。
また、特許文献２には、エンジンと油圧ポンプとの間に組み込まれた発電機モータの構成について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−６５５４号公報（平成１９年１月１１日公開）
【特許文献２】特開２００３−２３５２０８号公報（平成１５年８月２２日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の建設機械では、以下に示すような問題点を有している。
すなわち、上記公報に開示された建設機械では、エンジンあるいは発電機モータ等のメンテナンス等を実施する際には、油圧ポンプ、発電機モータの順に取り外される。また、通常、車体フレーム部上においてエンジンユニットを支持するマウント部は、エンジン側と発電機モータ側とにそれぞれ２つずつ設けられている。このため、油圧ポンプを取り外した後で、発電機モータを取り外す際には、エンジンユニットをクレーン等で吊り上げた状態で、発電機モータ側に設けられたマウント部を取り外して、別の位置で治具等を用いて支持する必要がある。
【０００６】
すなわち、エンジンユニットのマウント部が発電機モータ側に設けられている場合には、発電機モータを取り外す際にエンジンユニットを支持するマウント部を、一旦、エンジンユニットを吊り上げた状態で別の場所で支持させてから発電機モータを取り外す必要があり、発電機モータを取り外す際の作業性が低下してしまうおそれがある。
また、発電機モータをエンジンから取り外した際に、エンジンの出力軸に接続されるフライホイール等が露出してしまうため、回転側の部材に水や埃等が付着したり、回転側の部材が破損したりするおそれがある。
【０００７】
本発明の課題は、エンジンと発電機モータと油圧ポンプとを一体化したエンジンユニットを搭載した建設機械において、発電機モータの着脱時における作業性を向上させることが可能な建設機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明に係る建設機械は、エンジンと油圧ポンプと発電機モータとを一体化したエンジンユニットと、車体フレーム部と、マウント部と、を備えている。油圧ポンプは、エンジンの駆動力によって駆動される。発電機モータは、エンジンと油圧ポンプとの間に設けられており、エンジンの出力軸および油圧ポンプの入力軸に接続された回転軸とエンジン側に固定された第１ハウジングと油圧ポンプ側に固定された第２ハウジングとを有する。車体フレーム部は、エンジンユニットが搭載される。マウント部は、エンジンおよび第１ハウジングにそれぞれ設けられており、エンジンユニットを車体フレーム部上において支持する。
ここでは、エンジンと油圧ポンプとの間に発電機モータを搭載したハイブリッド型の建設機械において、エンジンと油圧ポンプと発電機モータとを一体化したエンジンユニットを、エンジンと発電機モータとに設けられたマウント部を介して、車体フレーム上に配置している。
【０００９】
ここで、このようなハイブリッド型の建設機械では、エンジンあるいは発電機モータ等のメンテナンス等を実施する際には、油圧ポンプ、発電機モータの順に取り外される。また、通常、車体フレーム部上においてエンジンユニットを支持するマウント部は、エンジン側と発電機モータ側とにそれぞれ２つずつ設けられている。このため、油圧ポンプを取り外した後で、発電機モータを取り外す際には、発電機モータ側に設けられたマウント部を別の位置で治具等を用いて支持する必要がある。
すなわち、エンジンユニットのマウント部が発電機モータ側に設けられている場合には、発電機モータを取り外す際にエンジンユニットを支持するマウント部を、一旦、エンジンユニットを吊り上げた状態で別の場所で支持させてから発電機モータを取り外す必要があり、作業性が低下してしまうおそれがある。
【００１０】
本発明の建設機械では、エンジンユニットを支持するために発電機モータ側に設けられたマウント部を、発電機モータの外郭を構成するハウジングのうち、エンジン側に固定された第１ハウジング側に設けている。
これにより、発電機モータを取り外す際には、マウント部を別の位置で支持させることなく、第１ハウジングだけを残して、発電機モータの他の部品を全て取り外すことができる。よって、発電機モータの取り外し作業や分解作業等の作業性を従来よりも向上させることができる。
【００１１】
第２の発明に係る建設機械は、第１の発明に係る建設機械であって、第１ハウジングは、エンジンに接続されたフライホイールを収納している。
ここでは、上述した第１ハウジングを、エンジンに接続されたフライホイールを内包するフライホイールハウジングとしても機能させている。
これにより、エンジン側に近い部品については、発電機モータの取り外し時においても、エンジン側に固定されたまま残される第１ハウジング内に設けることができる。また、エンジンと発電機モータとの間に設けられるフライホイールを内包するフライホイールハウジングを別途設ける必要がないため、部品点数を削減して、エンジンユニットの軸方向におけるサイズを小さくすることができる。
【００１２】
第３の発明に係る建設機械は、第１または第２の発明に係る建設機械であって、第１・第２ハウジング内に形成された油溜め部を、さらに備えている。
ここでは、エンジン側に固定された第１ハウジングと、油圧ポンプ側に固定された第２ハウジングとの間に形成される収納空間の下部に、油溜め部を設けている。
これにより、発電機モータ内に設けられた部品の潤滑や冷却等に使用される油を、発電機モータ内に貯留することができる。
【００１３】
第４の発明に係る建設機械は、第３の発明に係る建設機械であって、第１ハウジングに設けられており、油溜め部に貯留された油の量を点検する検油管を、さらに備えている。
ここでは、第１・第２ハウジング内に形成された油溜め部に貯留された油の量を点検するための検油管を、第１ハウジング側に設けている。
これにより、発電機モータを取り外したり分解したりする際に、検油管を取り外す必要がない。よって、例えば、第２ハウジング側に検油管が設けられている構成と比較して、作業性をさらに向上させることができる。
【００１４】
第５の発明に係る建設機械は、第１から第４の発明のいずれか１つに係る建設機械であって、第１ハウジングは、回転軸方向においてマウント部が取り付けられている固定部分の幅に相当する厚みを有している。
ここでは、回転軸方向においてマウント部の固定部分の幅に相当する厚みを確保した状態で第１ハウジングが構成されている。
これにより、第１ハウジング側に、例えば、マウント部や検油管等を取り付けるスペースを確保することができる。
【００１５】
第６の発明に係る建設機械は、第１から第５の発明のいずれか１つに係る建設機械であって、エンジンにおける燃焼ガスを排気するマフラーと、第１ハウジングに設けられておりマフラーを支持するマフラーマウント部と、をさらに備えている。
ここでは、エンジン上に配置されるマフラーを支持するマフラーマウント部を、第１ハウジング側に設けている。
これにより、発電機モータを取り外す場合でも、マフラーマウント部がエンジン側に残される第１ハウジング側に設けられているため、マフラーマウント部を他の場所へ移動させる必要がない。よって、発電機モータの取り外し時における作業性をさらに向上させることができる。
【００１６】
第７の発明に係る建設機械は、第１から第６の発明のいずれか１つに係る建設機械であって、回転軸は、側面視において第２ハウジングからエンジン側に突出している。
ここでは、側面視において、発電機モータの回転軸が、油圧ポンプ側に固定された第２ハウジングからエンジン側に突出するように設けられている。
ここで、側面視とは、回転軸方向と直交する方向から見た状態、つまり、回転軸を側面から見た状態を意味している。
これにより、発電機モータを取り付ける際に第１・第２フランジ間において分解する場合でも、側面視において、第２ハウジングからエンジン側に突出した回転軸によって、第１ハウジングが固定されたエンジン側との間において、容易に同軸度を確保することができる。
【００１７】
第８の発明に係る建設機械は、第１から第７の発明のいずれか１つに係る建設機械であって、油圧ショベルである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る建設機械によれば、エンジンと発電機モータと油圧ポンプとを一体化したエンジンユニットを搭載した建設機械において、発電機モータの着脱時における作業性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る油圧ショベルの構成を示す全体斜視図。
【図２】図１の油圧ショベルに搭載されたエンジンユニットの構成を示す斜視図。
【図３】図２のエンジンユニットに含まれる発電機モータの構成を示す断面図。
【図４】図３の発電機モータの分解斜視図。
【図５】図２のエンジンユニットが車体フレーム部上に載置された状態を示す側面図。
【図６】図２のエンジンユニットが車体フレーム部上に載置された状態を示す斜視図。
【図７】図１の油圧ショベルのエンジンフードを開けた状態を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の一実施形態に係るハイブリッド型の油圧ショベル（建設機械）５１について、図１〜図７を用いて説明すれば以下の通りである。
（油圧ショベル５１）
本実施形態に係るハイブリッド型の油圧ショベル５１は、図１に示すように、下部走行体５２と、旋回台５３と、作業機５４と、カウンタウェイト５５と、機器室５６と、車体部５７と、キャブ５８と、を備えている。また、油圧ショベル５１は、駆動源として、エンジン２を備えている。エンジン２の出力軸には、エンジン２によって駆動される発電機モータ１および油圧ポンプ４が直列的に接続されている（図２参照）。
【００２１】
下部走行体５２は、進行方向における左右両端部分に巻き掛けられた履帯Ｐを回転させることで、油圧ショベル５１を前進・後進させる。また、下部走行体５２は、旋回台５３を上面に搭載している。
旋回台５３は、下部走行体５２に対して任意の方向に旋回可能である。そして、旋回台５３は、上面に作業機５４と、カウンタウェイト５５と、機器室５６と、車体部５７と、キャブ５８と、を搭載している。また、旋回台５３は、発電機モータ１あるいは蓄電器からの電力供給により駆動される旋回用電動モータによって回転する。なお、旋回電動モータは、旋回台の減速時に回生により発電し、発電で得られた電気エネルギーは、キャパシタに蓄電される。
【００２２】
作業機５４は、ブーム６１と、ブーム６１の先端に取り付けられたアーム６２と、アーム６２の先端に取り付けられたバケット６３とを含むように構成されている。そして、作業機５４は、図示しない油圧回路に含まれる各油圧シリンダ６１ａ，６２ａ，６３ａ等によって、ブーム６１やアーム６２、バケット６３等を上下に移動させながら、土木工事の現場において土砂や砂礫等の掘削作業を行う。
カウンタウェイト５５は、例えば、鋼板を組み立てて形成した箱の中に屑鉄やコンクリート等を入れて固めたものであって、採掘時等において車体のバランスをとるために旋回台５３の後方に設けられている。
【００２３】
機器室５６は、図１に示すように、カウンタウェイト５５に隣接する位置に配置されており、内部に、エンジン２、発電機モータ１、油圧ポンプ４を軸方向において一体化したエンジンユニット４０等（図２参照）を収納するエンジンルーム６０を有している。そして、エンジンルーム６０は、開閉可能なエンジンフード６４によって覆われている。なお、エンジンルーム６０内に設置されたエンジンユニット４０等の構成および載置構造については、後段にて詳述する。機器室５６は、図示しない作動油タンク、エンジンルーム６０とキャブ５８との間に設けられた仕切り部材、車両の左右後部の側面に設けられた開閉カバー、カウンタウェイト５５、エンジンフード６４等によって囲まれた空間となる。機器室５６内には、エンジン２、発電機モータ１および油圧ポンプ４が、それぞれカウンタウェイト５５に沿って並設されている。
【００２４】
車体部５７は、作業機５４の後方に配置されており、図示しない燃料タンク、作動油タンクおよび操作弁等を収容する。
キャブ５８は、油圧ショベル５１のオペレータが乗降する室内空間を有しており、作業機５４の先端部を見通せるように、旋回台５３上における作業機５４の側方となる左側前部に配置されている。
【００２５】
（発電機モータ１）
本実施形態の発電機モータ１は、図２に示すように、エンジン２、冷却ファン３、油圧ポンプ４およびマフラー５等を備えたハイブリッド型の油圧ショベル５１に搭載されている。また、発電機モータ１は、エンジン２と油圧ポンプ４との間に配置されている。さらに、発電機モータ１は、エンジン２の出力軸、油圧ポンプ４の入力軸に対して、回転軸１９（図３参照）が直接的あるいは間接的に接続されており、エンジン２の出力軸の回転駆動力によって発電を行う。発電機モータ１は、インバータを介してキャパシタに接続されている。エンジン２の回転数が増加していく（油圧ショベルが加速していく）場合など、発電機モータ１は必要に応じて、キャパシタに蓄えられた電気エネルギーによって電動機として使用され、エンジン２の回転をアシストする。また、エンジン２がアイドリング状態にある場合には、発電機モータ１はエンジン２の回転駆動力を受けて発電し、発電によって生じた電気エネルギーはキャパシタに蓄えられる。また、本実施形態では、エンジン２、発電機モータ１、および油圧ポンプ４が直列的に配置されており、それぞれの回転軸が一直線上に配置される。
【００２６】
発電機モータ１は、３相１２極のＳＲ（switched reluctance）モータであって、下部に油溜め部Ｖを有している。また、発電機モータ１は、図３および図４に示すように、ステータ１０と、第１ハウジング１１と、フライホイール１２と、カップリング１３と、ロータ１４と、第２ハウジング１５と、フランジ（フランジ部）１６と、回転軸１９と、を備えている。
【００２７】
ステータ１０は、図３に示すように、発電機モータ１の外郭を構成する第１・第２ハウジング１１，１５内に形成される収納空間内に設けられている。そして、ステータ１０は、円環状のステータコア２０やインシュレータ２１、コイル２３等によって構成されている。
ステータコア２０は、円環状のヨーク部分と、周方向に沿って配置されヨーク部から径方向内側に向かって等角度間隔で突出するステータティースの部分とを含む複数の鋼板を積層して構成されている。なお、本実施形態では、３相１２極のＳＲモータを構成するため、合計３６本の突起を含むステータコア２０が用いられている。
複数の突起には、それぞれにインシュレータ２１が装着された後、コイル２３が巻回される。
【００２８】
第１ハウジング１１は、鋳鉄製の部材であって、図３に示すように、第２ハウジング１５と接合されて、内部にステータ１０やロータ１４等を収納する収納空間を形成する。そして、この収納空間の下部には、回転軸１９や軸受け部１８の潤滑を促すとともに、ステータ１０の発熱部（コイル２３等）を冷却するための冷却油を貯留する油溜め部Ｖが形成されている。また、第１ハウジング１１の下端部には、図４に示すように、油溜め部Ｖに貯留された油の量を点検するとともに油溜め部Ｖに油を補給するための検油管（給油管と兼用）１１ａが接続されている。
【００２９】
ここで、第１・第２ハウジング１１，１５内の油溜め部Ｖに貯留される冷却油は、第２ハウジング１５の下部に設けられた冷却装置（例えば、オイルクーラ１５ｄ（図４参照））を経由して冷却された後、再び第１・第２ハウジング１１，１５内の空間へと戻される。
フライホイール１２は、第１・第２ハウジング１１，１５内におけるエンジン２の出力軸側に設けられており、カップリング１３を介してロータ１４と接続され、第１・第２ハウジング１１，１５内において回転する。
【００３０】
本実施形態の発電機モータ１のように、エンジン２側に固定された第１・第２ハウジング１１，１２内にフライホイール１２を収納することで、フライホイールハウジングを別途設けた構成と比較して、エンジンユニット４０の部品点数を削減して、エンジンユニット４０の軸方向におけるサイズを小さくすることができる。よって、エンジン２と油圧ポンプ４との間に発電機モータ１を設けたハイブリッド型の油圧ショベル５１においても、エンジンユニット４０の軸方向におけるサイズの拡大を最小限とすることができる。これにより、エンジンユニット４０を旋回台５３上における限られた空間に配置することができる。
【００３１】
カップリング１３は、図４に示すように、略円環状の部材であって、フライホイール１２に対してボルト固定される。また、カップリング１３は、図３に示すように、内径側に形成されたスプラインが回転軸１９の外径側に形成された外歯スプライン１９ａと噛み合っている。これにより、フライホイール１２およびカップリング１３は、回転軸１９を中心にしてロータ１４とともに回転する。
ロータ１４は、図３に示すように、回転軸１９を中心に回転する回転側の部材であって、第１・第２ハウジング１１，１５内の収納空間における円環状のステータ１０の内周側の空間に挿入される。また、ロータ１４は、外周面にロータヨーク１４ａが取り付けられるホルダ１４ｂを有している。
【００３２】
ロータヨーク１４ａは、複数の鋼板（電磁鋼板）を積層した構造体であって、図３に示すように、ホルダ１４ｂの外周面側にボルト固定されており、円環状の本体の外周面側に、周方向において等角度間隔で設けられた複数の誘導子（図示せず）を有している。ロータヨーク１４ａは、エンジン２側および油圧ポンプ４側にそれぞれ設けられたアルミ製のブレード１４ｃ，１４ｃによって挟まれるように保持されている。ブレード１４ｃ，１４ｃの外周面には、径方向外側に開口した貫通孔が形成されている。ロータ１４の回転時には、この貫通孔から径方向外側に配置されたコイル２３に対して冷却油が噴射される。なお、これらのブレード１４ｃ，１４ｃについては、ロータヨーク１４ａが、例えば、ホルダ１４ｂに形成された凹部によって保持可能な場合には設けられていなくてもよい。
【００３３】
ホルダ１４ｂは、図３に示すように、中央孔部に回転軸１９が挿入された状態で回転軸１９の外周部分にボルト固定されている。また、ホルダ１４ｂは、略円筒形状を有する鋼製の部材であって、内側の円筒部と外側の円筒部とを組み合わせた構造となっており、その内側の円筒部の外周面と外側の円筒部の内周面との間に軸受け部１８が、外側の円筒部の外周面にロータヨーク１４ａがそれぞれ取り付けられている。
回転軸１９は、ロータ１４の回転中心となる円筒状の部材であって、軸方向における一方の端部から他方の端部まで貫通する貫通孔を有しており、エンジン２側の端部に、カップリング１３の内歯と嵌合する外歯スプライン１９ａ、油圧ポンプ４側の端部に、油圧ポンプ４側の入力軸と嵌合する内歯スプライン１９ｂが、それぞれ形成されている。また、回転軸１９は、軸方向における油圧ポンプ４側の半分が、フランジ１６の内側の円筒部の内周面側に挿入された状態で固定される。さらに、回転軸１９は、図３に示すように、側断面視においてエンジン２側（図３における左側）に向かって第２ハウジング１５の端面（図中のＸ−Ｘ線）から突出するように配置されている。
【００３４】
第２ハウジング１５は、鋳鉄製の部材であって、図３に示すように、発電機モータ１における油圧ポンプ４側に設けられており、第１ハウジング１１とともに、フライホイール１２、カップリング１３、ロータ１４、ステータ１０および回転軸１９を収納するための収納空間を形成する。また、第２ハウジング１５は、冷却油を冷やすためのオイルクーラ１５ｄを有している。オイルクーラ１５ｄの出口には、冷却油を、第１・第２ハウジング１１，１５内の上部まで送り込むための冷却油配管１５ａが接続されている。さらに、第２ハウジング１５の肩部分には、図４に示すように、インシュレータ２１を介してステータコア２０の突起に巻回されたコイル２３の配線等が接続される電気ボックス１７が取り付けられる。
【００３５】
油溜め部Ｖに貯留された冷却油は、図示しない配管を経由して図示しないフィルタ、循環用のポンプを経由して、第２ハウジング１５の下部に設けられたオイルクーラ１５ｄの入口に供給される。オイルクーラ１５ｄの出口に接続される冷却油配管１５ａは、油溜め部Ｖから吸い上げた冷却油を、第１・第２ハウジング１１，１５内に形成された空間の上部に供給するために、第２ハウジング１５の上部に接続されている。
【００３６】
フランジ１６は、図３に示すように、回転軸１９と同軸状に配置される円盤状の部材であって、冷却油配管１５ａを介して第２ハウジング１５の上部に送られた冷却油を所望の部分へ誘導する冷却油通路１６ａが内部に形成されている。フランジ１６は、複数のボルトによって第２ハウジング１５の油圧ポンプ４側に固定されている。フランジ１６は、略円盤状の面から軸方向に突出する略円筒状の軸受け支持部１６ｅを有している。軸受け支持部１６ｅは、略円筒状の外周面側において、軸受け部１８を支持している。
【００３７】
冷却油通路１６ａは、第１・第２ハウジング１１，１５内の上部空間から流れてくる冷却油を、ロータ１４や回転軸１９と固定側の部材とが接触する軸受け部１８やスプライン（係合部）等へ供給する。これにより、軸受け部１８やスプライン（係合部）等には、常時、十分な量の潤滑油（冷却油）が供給される。
【００３８】
＜エンジンユニット４０の載置構造＞
本実施形態の油圧ショベル５１では、図６に示すように、エンジン２、発電機モータ１、および油圧ポンプ４を含むエンジンユニット４０が、マウント部４１，４２を含む４点において車体フレーム部６５上において支持されている。
具体的には、エンジンユニット４０は、図６に示すように、エンジン２に取り付けられた一対のマウント部４１，４１と、発電機モータ１の第１ハウジング１１に取り付けられた一対のマウント部４２，４２の４点において、車体フレーム部６５上に支持されている。
マウント部４１，４１は、エンジン２の側面に固定されており、車体フレーム部６５上においてエンジンユニット４０のエンジン２側を支持する。マウント部４１，４１は、本体部４１ａ、支持部材４１ｃを有している。
【００３９】
本体部４１ａは、略Ｌ字型の部材であって、エンジン２の側面に対して固定されている。支持部材４１ｃは、ゴム等の弾性体によって構成されており、略Ｌ字型の本体部４１ａの水平面に形成された開口部に装填されており、車体フレーム部６５上においてエンジンユニット４０のエンジン２側を支持する。
マウント部４２，４２は、発電機モータ１の第１ハウジング１１の側面に固定されており、車体フレーム部６５上においてエンジンユニット４０の油圧ポンプ４側を支持する。また、マウント部４２，４２は、図５に示すように、本体部４２ａ、複数のボルト４２ｂ、および支持部材４２ｃを有している。
【００４０】
本体部４２ａは、図５に示すように、３つの平面を接合したボックス形状を有しており、そのうち１つの平面が、第１ハウジング１１の側面に対して複数のボルト４２ｂによって固定されている。支持部材４２ｃは、ゴム等の弾性体によって構成されており、ボックス形状の本体部４２ａの水平面に形成された開口に装填されており、車体フレーム部６５上においてエンジンユニット４０の油圧ポンプ４側を支持する。
【００４１】
ここで、マウント部４２，４２は、本体部４２ａの鉛直面が複数のボルト４２ｂによって第１ハウジング１１の側面に固定されている。このため、第１ハウジング１１の軸方向における厚みは、図５に示すように、マウント部４２，４２の固定部分の幅ｄ１よりも若干大きい。これにより、第１ハウジング１１の側面に、マウント部４２を取り付けるために必要な側面の面積を確保することができる。なお、第１ハウジング１１の軸方向における厚みは、フライホイール１２を内包でき、かつマウント部４２の固定部分の幅ｄ１を有していればよい。
【００４２】
また、本実施形態の油圧ショベル５１では、エンジンユニット４０の上部にマフラー５が配置されている。
マフラー５は、図６に示すように、マフラー５を支持するマフラーマウント部５ａを介して、発電機モータ１の第１ハウジング１１上に固定されている。より詳細には、マフラー５は、その外周面に巻きかけられたワイヤー５ｂ，５ｂによって、マフラーマウント部５ａ上に固定されている。
マフラーマウント部５ａは、マフラー５を支持する台座であって、発電機モータ１の第１ハウジング１１上に固定されている。
ワイヤー５ｂ，５ｂは、マフラーマウント部５ａの一部から油圧ポンプ４側へ突出した固定部５ａａに対して一方の端部が固定されており、マフラー５の外周面に巻きかけられている。
【００４３】
＜エンジンユニット４０の脱着＞
本実施形態の油圧ショベル５１では、上述したエンジン２あるいは発電機モータ１等のメンテナンス時等に分解作業を実施する際には、以下のような手順で実施される。
すなわち、例えば、発電機モータ１のメンテナンスを実施する際には、まず、車体部５７の側面に設けられた開閉可能な扉の近傍に配置された油圧ポンプ４から取り外される。
次に、第１・第２ハウジング１１，１５間の固定状態を解除して、エンジン２側の第１ハウジング１１と、油圧ポンプ４側の第２ハウジング１５とで発電機モータ１を分解する。これにより、発電機モータ１内のステータ１０やロータ１４等の構成部品の修理やメンテナンスを実施することができる。
【００４４】
このとき、取り外される第２ハウジング１５側には、発電機モータ１の構成部材のうち、ステータ１０、ロータ１４、フランジ１６、回転軸１９等が含まれる。逆に、エンジン２側に固定された状態で残される第１ハウジング１１側には、発電機モータ１の構成部材のうち、フライホイール１２、カップリング１３等が含まれる。ここで、第１ハウジング１１にはフライホイール１２が内包されているため、第２ハウジング１５を取り外した際に、エンジン２の出力軸やフライホイール１２等の回転側の部材に、水、埃等の異物が付着したり、それらが破損したりすることを防ぐことができる。
【００４５】
ここで、エンジン２側に残される第１ハウジング１１には、発電機モータ１を含むエンジンユニット４０を支持するマウント部４２，４２、検油管１１ａ、およびマフラーマウント部５ａが取り付けられている。
これにより、発電機モータ１を分解する際に、エンジンユニット４０をクレーン等で吊り上げた状態でマウント部４２，４２を別の場所で治具等を使って支持させる等の作業は不要であり、そのまま第２ハウジング１５側の部品を取り外して、発電機モータ１を分解することができる。よって、発電機モータ１の分解時における作業性を向上させることができる。
【００４６】
また、第１・第２ハウジング１１，１５内に形成される油溜め部Ｖに貯留される油の量を検査する検油管１１ａも第１ハウジング１１側に設けられているため、発電機モータ１の分解時に検油管１１ａを取り外す等の作業は不要であり、作業性を向上させることができる。また、本実施形態では、図７に示すように、検油管１１ａを、エンジンフード６４を開けた際に露出するエンジンルーム６０の上部開口６０ａ側に導いている。このため、エンジンフード６４を開けてエンジン２の油量をエンジン検油管２ａによってチェックする際に、同時に検油管１１ａによって発電機モータ１内の油量もチェックすることができるため、点検時の作業性を向上させることができる。なお、エンジン検油管２ａと発電機モータ１の検油管１１ａとは、例えば、車両の前後、左右等に分かれて設置されることなく、同じ側に設けられていることが好ましい。これにより、エンジン２の油量と発電機モータ１の油量とを点検する際の作業性を向上させることができる。
【００４７】
さらに、エンジン２上に配置されるマフラー５を支持するマフラーマウント部５ａも第１ハウジング１１に固定されているため、発電機モータ１の分解時にマフラー５をクレーン等で吊り上げる等の作業も不要となり、作業性を向上させることができる。
また、本実施形態の油圧ショベル５１では、上述したように、図３に示すように、発電機モータ１の側断面視において、回転軸１９が、第２ハウジング１５の端面からエンジン２側に突出するように設けられている。
【００４８】
これにより、発電機モータ１を分解した際には、第２ハウジング１５側に含まれる回転軸１９が、第２ハウジング１５から突出した状態となる。よって、発電機モータ１の内部をメンテナンス等した後で再び組み立てる際には、ステータ１０やロータ１４の端部が第１ハウジング１１側にぶつかる前に、第１ハウジング１１側のカップリング１３の中心孔内に回転軸１９を挿入することができる。この結果、カップリング１３の中心孔内に回転軸１９を挿入することで、部品の損傷等を伴うことなく、第１ハウジング１１側の部品と第２ハウジング１５側の部品との間で径方向における位置合わせを行うことができる。
【００４９】
なお、ステータコア２０は、第２ハウジング１５側の端面（図３中のＸ−Ｘ線）からフランジ１６側に内包されていることが好ましい。同様に、ロータ１４も内包されていることがより好ましい。この場合には、発電機モータ１を構成する重要な部品であるステータコア２０、ロータ１４のコア部分の損傷を防ぐことができる。また、ステータコア２０とロータ１４とのコア間のギャップを精度よく保つことができる。
【００５０】
［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
（Ａ）
上記実施形態では、本発明を油圧ショベルに適用した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、ホイールローダ等の他のハイブリッド型の建設機械に対しても、同様に本発明の適用は可能である。
【００５１】
（Ｂ）
上記実施形態では、発電機モータ１として、ＳＲ（switched reluctance）モータを用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、ＰＭ（Permanent Magnet)モータ等、他の発電機モータを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の建設機械は、エンジンと発電機モータと油圧ポンプとを一体化したエンジンユニットを搭載した建設機械において、発電機モータの着脱時における作業性を向上させることができるという効果を奏することから、エンジンと油圧ポンプとの間に発電機モータを搭載したハイブリッド型の建設機械に対して広く適用可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 発電機モータ
２ エンジン
２ａ エンジン検油管
３ 冷却ファン
４ 油圧ポンプ
５ マフラー
５ａ マフラーマウント部
５ａａ 固定部
５ｂ ワイヤー
１０ ステータ
１１ 第１ハウジング
１１ａ 検油管
１２ フライホイール
１３ カップリング
１４ ロータ
１４ａ ロータヨーク
１４ｂ ホルダ
１４ｃ ブレード
１５ 第２ハウジング
１５ａ 冷却油配管
１５ｄ オイルクーラ
１６ フランジ
１６ａ 冷却油通路
１６ｅ 軸受け支持部
１７ 電気ボックス
１８ 軸受け部
１９ 回転軸
１９ａ 外歯スプライン
１９ｂ 内歯スプライン
２０ ステータコア
２１ インシュレータ
２３ コイル
４０ エンジンユニット
４１ マウント部
４１ａ 本体部
４１ｃ 支持部材
４２ マウント部
４２ａ 本体部
４２ｂ ボルト
４２ｃ 支持部材
５１ 油圧ショベル（建設機械）
５２ 下部走行体
５３ 旋回台
５４ 作業機
５５ カウンタウェイト
５６ 機器室
５７ 車体部
５８ キャブ
６０ エンジンルーム
６０ａ 上部開口
６１ ブーム
６１ａ 油圧シリンダ
６２ アーム
６２ａ 油圧シリンダ
６３ バケット
６３ａ 油圧シリンダ
６４ エンジンフード
６５ 車体フレーム部
ｄ１ 固定幅
Ｐ 履帯
Ｖ 油溜め部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、前記エンジンの駆動力によって駆動される油圧ポンプと、前記エンジンと前記油圧ポンプとの間に設けられており前記エンジンの出力軸および前記油圧ポンプの入力軸に接続された回転軸と前記エンジン側に固定された第１ハウジングと前記油圧ポンプ側に固定された第２ハウジングとを有する発電機モータと、を一体化したエンジンユニットと、
前記エンジンユニットが搭載される車体フレーム部と、
前記エンジンおよび前記第１ハウジングにそれぞれ設けられており、前記エンジンユニットを前記車体フレーム部上において支持するマウント部と、
を備えている建設機械。
【請求項２】
前記第１ハウジングは、前記エンジンに接続されたフライホイールを収納している、
請求項１に記載の建設機械。
【請求項３】
前記第１・第２ハウジング内に形成された油溜め部を、さらに備えている、
請求項１または２に記載の建設機械。
【請求項４】
前記第１ハウジングに設けられており、前記油溜め部に貯留された油の量を点検する検油管を、さらに備えている、
請求項３に記載の建設機械。
【請求項５】
前記第１ハウジングは、前記回転軸方向において前記マウント部が取り付けられている固定部分の幅に相当する厚みを有している、
請求項１から４のいずれか１項に記載の建設機械。
【請求項６】
前記エンジンにおける燃焼ガスを排気するマフラーと、
前記第１ハウジングに設けられており、前記マフラーを支持するマフラーマウント部と、
をさらに備えている、
請求項１から５のいずれか１項に記載の建設機械。
【請求項７】
前記回転軸は、側面視において前記第２ハウジングから前記エンジン側に突出している、
請求項１から６のいずれか１項に記載の建設機械。
【請求項８】
油圧ショベルである、
請求項１から７のいずれか１項に記載の建設機械。
【請求項１】
エンジンと、前記エンジンの駆動力によって駆動される油圧ポンプと、前記エンジンと前記油圧ポンプとの間に設けられており前記エンジンの出力軸および前記油圧ポンプの入力軸に接続された回転軸と前記エンジン側に固定された第１ハウジングと前記油圧ポンプ側に固定された第２ハウジングとを有する発電機モータと、を一体化したエンジンユニットと、
前記エンジンユニットが搭載される車体フレーム部と、
前記エンジンおよび前記第１ハウジングにそれぞれ設けられており、前記エンジンユニットを前記車体フレーム部上において支持するマウント部と、
を備えている建設機械。
【請求項２】
前記第１ハウジングは、前記エンジンに接続されたフライホイールを収納している、
請求項１に記載の建設機械。
【請求項３】
前記第１・第２ハウジング内に形成された油溜め部を、さらに備えている、
請求項１または２に記載の建設機械。
【請求項４】
前記第１ハウジングに設けられており、前記油溜め部に貯留された油の量を点検する検油管を、さらに備えている、
請求項３に記載の建設機械。
【請求項５】
前記第１ハウジングは、前記回転軸方向において前記マウント部が取り付けられている固定部分の幅に相当する厚みを有している、
請求項１から４のいずれか１項に記載の建設機械。
【請求項６】
前記エンジンにおける燃焼ガスを排気するマフラーと、
前記第１ハウジングに設けられており、前記マフラーを支持するマフラーマウント部と、
をさらに備えている、
請求項１から５のいずれか１項に記載の建設機械。
【請求項７】
前記回転軸は、側面視において前記第２ハウジングから前記エンジン側に突出している、
請求項１から６のいずれか１項に記載の建設機械。
【請求項８】
油圧ショベルである、
請求項１から７のいずれか１項に記載の建設機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２１１４６９（Ｐ２０１２−２１１４６９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７７５９６（Ｐ２０１１−７７５９６）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
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