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JP2014037190A - Work machine - Google Patents

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JP2014037190A
JP2014037190A JP2012179530A JP2012179530A JP2014037190A JP 2014037190 A JP2014037190 A JP 2014037190A JP 2012179530 A JP2012179530 A JP 2012179530A JP 2012179530 A JP2012179530 A JP 2012179530A JP 2014037190 A JP2014037190 A JP 2014037190A
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JP
Japan
Prior art keywords
electric motor
hydraulic pump
engine
gear
shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012179530A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Kise
武司 黄瀬
Yuki Hashimoto
勇紀 橋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Construction Machinery Co Ltd filed Critical Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority to JP2012179530A priority Critical patent/JP2014037190A/en
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
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    • Y02T10/62Hybrid vehicles

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  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Retarders (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide work machine that even in a state in which ratio between rotating speed of an engine and rotating speed of an electric motor varies, can activate a hydraulic pump while keeping energy loss to a minimum.SOLUTION: A hydraulic shovel that is the work machine, comprises: a work device 3 attached to a rotary body 2; an engine 10 mounted on the rotary body 2; a hydraulic pump 11; an electric motor 12 capable of activating the hydraulic pump 11 and being activated as a power generator; and a battery 13 that supplies electricity for activating the electric motor 12 and stores electricity generated when activating the electric motor 12 as a power generator. Further, the hydraulic shovel comprises: an output shaft 14 of the engine 10; a differential gear mechanism 16 provided between an outer shaft 14 of the engine 10 and a rotation shaft 15 of the electric motor 12; a gear 17 provided integrally on the differential gear mechanism 16; a gear 19, engaging with the gear 17, that is provided integrally with an input shaft 18 of the hydraulic pump 11.

Description

本発明は、油圧ポンプを駆動可能な電動モータを備えた油圧ショベル等の作業機械に関する。   The present invention relates to a work machine such as a hydraulic excavator provided with an electric motor capable of driving a hydraulic pump.

この種の作業機械として、特許文献1に示されるものがある。この従来技術はハイブリッド式建設機械であり、走行体及び旋回体から成る車体と、旋回体に取り付けられた作業装置とを備えている。また、この従来技術は、旋回体に搭載されるエンジンと、このエンジンによって駆動され、走行体、旋回体、及び作業装置を駆動する圧油を吐出する油圧ポンプとを備えている。エンジンの出力軸と油圧ポンプの入力軸との間には、これらの出力軸と入力軸に一体に設けられるギヤが配置されている。また、この従来技術は、発電・電動機すなわち油圧ポンプを駆動可能で、発電機としても駆動可能な電動モータと、この電動モータを駆動する電力を供給するとともに、電動モータを発電機として駆動したときに発生する電力を蓄える蓄電装置、すなわちバッテリとを備えている。エンジンの出力軸及び油圧ポンプの入力軸に一体に設けられる上述したギヤは、電動モータの回転軸に一体に設けられるギヤと噛み合うように配置されている。   There exists a thing shown by patent document 1 as this kind of working machine. This prior art is a hybrid construction machine, and includes a vehicle body composed of a traveling body and a revolving body, and a work device attached to the revolving body. In addition, this prior art includes an engine mounted on the revolving structure, and a hydraulic pump that is driven by the engine and discharges pressure oil that drives the traveling structure, the revolving structure, and the work device. Between the output shaft of the engine and the input shaft of the hydraulic pump, gears provided integrally with the output shaft and the input shaft are arranged. In addition, this prior art supplies an electric motor that can drive a generator / motor, that is, a hydraulic pump, and can also be driven as a generator, and supplies electric power to drive the electric motor, and when the electric motor is driven as a generator. A power storage device that stores electric power generated in the battery, that is, a battery is provided. The above-described gears provided integrally with the output shaft of the engine and the input shaft of the hydraulic pump are arranged so as to mesh with the gear provided integrally with the rotation shaft of the electric motor.

このように構成された従来技術は、エンジンの出力を支援するように電動モータを駆動させることにより、エンジンと電動モータとによって油圧ポンプを駆動させることができるようになっている。   In the conventional technology configured as described above, the hydraulic pump can be driven by the engine and the electric motor by driving the electric motor so as to support the output of the engine.

特開2011−246955号公報JP 2011-246955 A

上述した従来技術は、一組のギヤを介してエンジンの出力軸と、油圧ポンプの入力軸と、電動モータの回転軸とが機械的に連結されているので、エンジンと電動モータは、常に同割合の回転数で油圧ポンプを駆動する。このため運転中にエンジンの回転数と電動モータの回転数の割合が変化するときにはエネルギロスを生じる。例えば電動モータのみによって油圧ポンプを駆動させようとしても、このとき同時にエンジンを駆動回転させなければならない。その結果、過大なエネルギロスを招くことになる。したがって現実には、上述した従来技術にあっては、電動モータのみによって油圧ポンプを駆動することは不可能であった。   In the prior art described above, the engine output shaft, the hydraulic pump input shaft, and the electric motor rotation shaft are mechanically connected via a set of gears. Drive the hydraulic pump at the rate of rotation. For this reason, energy loss occurs when the ratio between the engine speed and the electric motor speed changes during operation. For example, even if the hydraulic pump is driven only by the electric motor, the engine must be driven and rotated at the same time. As a result, excessive energy loss is caused. Therefore, in reality, in the above-described prior art, it is impossible to drive the hydraulic pump only by the electric motor.

本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、エンジンの回転数と電動モータの回転数の割合が変化する状況でも、エネルギロスを最小限に抑えながら油圧ポンプを駆動させることができる作業機械を提供することにある。   The present invention has been made from the above-described prior art, and its purpose is to drive a hydraulic pump while minimizing energy loss even in a situation where the ratio between the engine speed and the electric motor speed changes. An object of the present invention is to provide a working machine that can be made to operate.

この目的を達成するために、本発明は、車体と、この車体に取り付けられる作業装置と、上記車体に搭載されるエンジンと、このエンジンによって駆動され上記車体及び上記作業装置を作動させる圧油を供給する油圧ポンプと、上記油圧ポンプを駆動可能で、発電機としても駆動可能な電動モータと、この電動モータを駆動する電力を供給するとともに、上記電動モータを発電機として駆動したときに発生する電力を蓄える蓄電装置とを備えた作業機械において、上記エンジンの出力軸と、上記電動モータの回転軸との間に設けた差動ギヤ機構と、上記差動ギヤ機構に一体に設けられ上記油圧ポンプの入力軸に回転力を伝達可能なギヤとを備えたことを特徴としている
このように構成した本発明は、例えばエンジンの出力軸、差動ギヤ機構、及びギヤを介してエンジンの出力を油圧ポンプの入力軸に伝え、エンジンの駆動を主体にして油圧ポンプを駆動することができる。このとき、エンジンの出力だけでは不足する場合には、電動モータの回転軸、差動ギヤ機構、及びギヤを介して電動モータの回転力も油圧ポンプの入力軸に伝え、この電動モータをエンジンの支援に用いることができる。
In order to achieve this object, the present invention provides a vehicle body, a working device attached to the vehicle body, an engine mounted on the vehicle body, and pressure oil that is driven by the engine to operate the vehicle body and the working device. Occurs when a hydraulic pump to be supplied, an electric motor that can drive the hydraulic pump and that can also be driven as a generator, and power that drives the electric motor are supplied and the electric motor is driven as a generator In a work machine including a power storage device that stores electric power, a differential gear mechanism provided between an output shaft of the engine and a rotating shaft of the electric motor, and the hydraulic pressure unit provided integrally with the differential gear mechanism The present invention configured as described above includes a gear capable of transmitting a rotational force to an input shaft of a pump. Further, the output of the engine can be transmitted to the input shaft of the hydraulic pump via the gear and the hydraulic pump can be driven mainly by driving the engine. At this time, if the engine output alone is insufficient, the rotational force of the electric motor is also transmitted to the input shaft of the hydraulic pump via the rotating shaft of the electric motor, the differential gear mechanism, and the gear, and this electric motor is supported by the engine. Can be used.

また逆に、電動モータの回転軸、差動ギヤ機構、及びギヤを介して電動モータの回転力を油圧ポンプの入力軸に伝え、電動モータの駆動を主体にして油圧ポンプを駆動することができる。このとき、電動モータの回転力だけでは不足する場合には、エンジンの出力軸、差動ギヤ機構、及びギヤを介してエンジンの出力も油圧ポンプに伝え、このエンジンを電動モータの支援に用いることができる。   Conversely, the rotational force of the electric motor is transmitted to the input shaft of the hydraulic pump via the rotating shaft of the electric motor, the differential gear mechanism, and the gear, and the hydraulic pump can be driven mainly by the driving of the electric motor. . At this time, if the rotational force of the electric motor alone is insufficient, the engine output is also transmitted to the hydraulic pump via the engine output shaft, the differential gear mechanism, and the gear, and this engine is used for assisting the electric motor. Can do.

すなわち本発明は、エンジンと電動モータとの間に介在させた差動ギヤ機構により、エンジンの回転数と電動モータの回転数の割合が変化する状況でも、エネルギロスを最小限に抑えながら油圧ポンプを駆動することができる。   That is, the present invention provides a hydraulic pump that minimizes energy loss even when the ratio of the engine speed and the electric motor speed changes due to the differential gear mechanism interposed between the engine and the electric motor. Can be driven.

また本発明は、上記発明において、上記差動ギヤ機構は、上記ギヤが一体に取り付けられるケースと、このケース内に配置され上記ケースと一体に設けたピニオンシャフトと、上記ケース内に配置され上記エンジンの上記出力軸と一体に設けた第1サイドギヤと、上記ケース内に配置され上記電動モータの回転軸に一体に設けた第2サイドギヤと、上記ケース内に配置され上記ピニオンシャフトに回転自在に装着されるとともに、上記第1サイドギヤと上記第2サイドギヤの双方に噛み合うピニオンギヤとを有することを特徴としている。   Further, the present invention is the above invention, wherein the differential gear mechanism includes a case in which the gear is integrally attached, a pinion shaft disposed in the case and provided integrally with the case, and disposed in the case. A first side gear provided integrally with the output shaft of the engine, a second side gear provided in the case and provided integrally with the rotary shaft of the electric motor, and arranged in the case and rotatable on the pinion shaft. A pinion gear that is mounted and meshes with both the first side gear and the second side gear is provided.

このように構成した本発明は、エンジンの出力を主体にして油圧ポンプを駆動する際には、エンジンの出力軸、差動ギヤ機構の第1サイドギヤ、ピニオンギヤ、ピニオンシャフトを介して、エンジンの出力軸の回転がケースの回転として伝えられ、さらにケースと一体に設けたギヤの回転が油圧ポンプの入力軸の回転として伝えられ、油圧ポンプを駆動することができる。   In the present invention configured as described above, when the hydraulic pump is driven mainly by the engine output, the engine output is output via the engine output shaft, the first side gear of the differential gear mechanism, the pinion gear, and the pinion shaft. The rotation of the shaft is transmitted as the rotation of the case, and the rotation of the gear provided integrally with the case is transmitted as the rotation of the input shaft of the hydraulic pump, so that the hydraulic pump can be driven.

また、電動モータの回転力を主体にして油圧ポンプを駆動する際には、電動モータの回転軸、差動ギヤ機構の第2サイドギヤ、ピニオンギヤ、ピニオンシャフトを介して、電動モータの回転軸の回転がケースの回転として伝えられ、さらにケースと一体に設けたギヤの回転が油圧ポンプの入力軸の回転として伝えられ、油圧ポンプを駆動することができる。   When the hydraulic pump is driven mainly by the rotational force of the electric motor, the rotation of the rotary shaft of the electric motor is rotated via the rotary shaft of the electric motor, the second side gear of the differential gear mechanism, the pinion gear, and the pinion shaft. Is transmitted as the rotation of the case, and the rotation of the gear provided integrally with the case is transmitted as the rotation of the input shaft of the hydraulic pump, so that the hydraulic pump can be driven.

また本発明は、上記発明において、上記油圧ポンプの上記入力軸の回転を阻止するブレーキ装置を備えたことを特徴としている。   Further, the present invention is characterized in that, in the above invention, a brake device for preventing the rotation of the input shaft of the hydraulic pump is provided.

このように構成した本発明は、ブレーキ装置を作動させて油圧ポンプの入力軸の回転を阻止した状態でエンジンを駆動することにより、エンジンの出力軸、差動ギヤ機構を介して電動モータの回転軸を回転させ、この電動モータを発電機として駆動することができる。電動モータで発生した電力は、蓄電装置に蓄えられる。この蓄電装置に蓄えられた電力は油圧ポンプを駆動する際の電動モータの駆動に活用される。   In the present invention configured as described above, the rotation of the electric motor is rotated via the output shaft of the engine and the differential gear mechanism by driving the engine in a state where the brake device is operated to prevent the rotation of the input shaft of the hydraulic pump. The electric motor can be driven as a generator by rotating the shaft. The electric power generated by the electric motor is stored in the power storage device. The electric power stored in this power storage device is utilized for driving the electric motor when driving the hydraulic pump.

また本発明は、上記発明において、上記電動モータとは別に設けられ、上記ギヤを介して上記油圧ポンプの上記入力軸に伝達される回転力に応じて回転する回転軸を有し、発電機として作動可能な別の電動モータと、上記別の電動モータで発生させた電力を蓄える蓄電装置を備えたことを特徴としている。   Further, the present invention is the above-described invention, wherein the generator has a rotating shaft that is provided separately from the electric motor and that rotates according to the rotational force transmitted to the input shaft of the hydraulic pump via the gear. Another electric motor that can be operated and a power storage device that stores electric power generated by the other electric motor are provided.

このように構成した本発明は、エンジン及び電動モータの少なくとも一方の駆動によって、差動ギヤ機構、ギヤを介して伝えられる油圧ポンプの入力軸の回転に伴って、別の電動モータの回転軸が回転し、この別の電動モータを発電機として駆動することができる。別の電動モータで発生した電力は蓄電装置に蓄えられる。   According to the present invention configured as described above, when the input shaft of the hydraulic pump transmitted through the differential gear mechanism and the gear is rotated by driving at least one of the engine and the electric motor, the rotating shaft of another electric motor is moved. It rotates and this other electric motor can be driven as a generator. Electric power generated by another electric motor is stored in the power storage device.

本発明は、エンジンと電動モータとの間に介在させた差動ギヤ機構により、エンジンの回転数と電動モータの回転数の割合が変化する状況でも、エネルギロスを最小限に抑えながら油圧ポンプを駆動させることができる。したがって本発明は、油圧ポンプの駆動源としてエンジンと電動モータを備えたものにあって、従来では不可能とされていた電動モータのみによる油圧ポンプの駆動を実現させることができる。また本発明は、電動モータの駆動に支援させるようにエンジンを駆動させることもできる。   In the present invention, the differential gear mechanism interposed between the engine and the electric motor allows the hydraulic pump to be operated while minimizing energy loss even in a situation where the ratio between the engine speed and the electric motor speed changes. It can be driven. Therefore, the present invention is provided with an engine and an electric motor as a drive source of the hydraulic pump, and can realize the drive of the hydraulic pump only by the electric motor which has been impossible in the past. The present invention can also drive the engine to assist in driving the electric motor.

本発明に係る作業機械の第1実施形態を構成する油圧ショベルの側面図である。It is a side view of the hydraulic excavator which comprises 1st Embodiment of the working machine which concerns on this invention. 第1実施形態に係る油圧ショベルに備えられる駆動部の要部構成を示す図である。It is a figure which shows the principal part structure of the drive part with which the hydraulic excavator which concerns on 1st Embodiment is equipped. 図2に示す駆動部に備えられる差動ギヤ機構を拡大して示した図である。It is the figure which expanded and showed the differential gear mechanism with which the drive part shown in FIG. 2 is equipped. 第1実施形態の動作の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of operation of a 1st embodiment. 本発明の第2実施形態に備えられる駆動部の要部構成を示す図である。It is a figure which shows the principal part structure of the drive part with which 2nd Embodiment of this invention is equipped. 本発明の第3実施形態に備えられる駆動部の要部構成を示す図である。It is a figure which shows the principal part structure of the drive part with which 3rd Embodiment of this invention is equipped.

以下、本発明に係る作業機械の実施の形態を図に基づいて説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a work machine according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明に係る作業機械の第1実施形態を構成する油圧ショベルの側面図、図2は第1実施形態に係る油圧ショベルに備えられる駆動部の要部構成を示す図、図3は図2に示す駆動部に備えられる差動ギヤ機構を拡大して示した図、図4は第1実施形態の動作の一例を説明する図である。   FIG. 1 is a side view of a hydraulic excavator constituting a first embodiment of a work machine according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a main part configuration of a drive unit provided in the hydraulic excavator according to the first embodiment, and FIG. The figure which expanded and showed the differential gear mechanism with which the drive part shown in FIG. 2 is provided, FIG. 4 is a figure explaining an example of operation | movement of 1st Embodiment.

図1に示すように、第1実施形態に係る作業機械は油圧ショベルである。この油圧ショベルは、走行体1と、この走行体1上に配置される旋回体2とを備えている。これらの走行体1と旋回体2とによって車体が構成されている。旋回体2には上下方向の回動可能に作業装置3が取り付けられる。この作業装置3は、ブーム4と、このブーム4の先端に取り付けられるアーム5と、このアーム5の先端に取り付けられるバケット6と、ブーム4を作動させるブームシリンダ7と、アーム5を作動させるアームシリンダ8と、バケット6を作動させるバケットシリンダ9とを含んでいる。   As shown in FIG. 1, the work machine according to the first embodiment is a hydraulic excavator. The hydraulic excavator includes a traveling body 1 and a revolving body 2 disposed on the traveling body 1. The traveling body 1 and the revolving body 2 constitute a vehicle body. The working device 3 is attached to the revolving body 2 so as to be rotatable in the vertical direction. The working device 3 includes a boom 4, an arm 5 attached to the tip of the boom 4, a bucket 6 attached to the tip of the arm 5, a boom cylinder 7 that operates the boom 4, and an arm that operates the arm 5. A cylinder 8 and a bucket cylinder 9 for operating the bucket 6 are included.

旋回体2上には、図2に示すエンジン10と、このエンジン10によって駆動され、走行体1、旋回体2、及び作業装置3を作動させる圧油を供給する油圧ポンプ11を搭載してある。また、旋回体2上には、油圧ポンプ11を駆動可能で、発電機としても駆動可能な電動モータ12と、この電動モータ12を駆動する電力を供給可能するとともに、電動モータ12を発電機として駆動したときに発生する電力を蓄える蓄電装置、すなわちバッテリ13を搭載してある。   Mounted on the revolving structure 2 are an engine 10 shown in FIG. 2 and a hydraulic pump 11 that is driven by the engine 10 and supplies pressure oil that operates the traveling structure 1, the revolving structure 2, and the work device 3. . An electric motor 12 that can drive the hydraulic pump 11 and can also be driven as a generator, and can supply electric power for driving the electric motor 12, and the electric motor 12 as a generator. A power storage device that stores power generated when driven, that is, a battery 13 is mounted.

同図2に示すように、この第1実施形態に係る作業機械は、エンジン10の出力軸14と、電動モータ12の回転軸15との間に設けた差動ギヤ機構16と、この差動ギヤ機構16に一体に設けられ、油圧ポンプ11の入力軸18に回転力を伝達可能なギヤ17とを備えている。油圧ポンプ11の入力軸18にはギヤ19を一体に設けてあり、このギヤ19と上述のギヤ17とが噛み合うように配置してある。   As shown in FIG. 2, the work machine according to the first embodiment includes a differential gear mechanism 16 provided between an output shaft 14 of the engine 10 and a rotary shaft 15 of the electric motor 12, and the differential gear mechanism 16. A gear 17 is provided integrally with the gear mechanism 16 and can transmit a rotational force to the input shaft 18 of the hydraulic pump 11. A gear 19 is integrally provided on the input shaft 18 of the hydraulic pump 11, and the gear 19 and the above-described gear 17 are arranged so as to mesh with each other.

図3に示すように、上述した差動ギヤ機構16は、ギヤ17が一体に取り付けられるケース16aと、このケース16a内に配置され、エンジン10の出力軸14と一体に設けた第1サイドギヤ16cとを有している。また、差動ギヤ機構16は、ケース16a内に配置され電動モータ12の回転軸15に一体に設けた第2サイドギヤ16dと、ケース16a内に配置され、ピニオンシャフト16bに回転自在に装着されるとともに、第1サイドギヤ16cと第2サイドギヤ16dの双方に噛み合う一対のピニオンギヤ16eとを有している。   As shown in FIG. 3, the above-described differential gear mechanism 16 includes a case 16 a to which the gear 17 is integrally attached, and a first side gear 16 c that is disposed in the case 16 a and is provided integrally with the output shaft 14 of the engine 10. And have. Further, the differential gear mechanism 16 is disposed in the case 16a and integrally provided on the rotary shaft 15 of the electric motor 12, and the differential gear mechanism 16 is disposed in the case 16a and is rotatably mounted on the pinion shaft 16b. In addition, a pair of pinion gears 16e meshing with both the first side gear 16c and the second side gear 16d is provided.

このように構成した第1実施形態に係る油圧ショベルにあっては、作業装置3によって行われる掘削作業時等の負荷が大きくなる重掘削作業時、すなわち重負荷作業時には、エンジン10の出力がエンジン10の出力軸14、差動ギヤ機構16の第1サイドギヤ16c、ピニオンギヤ16e、ピニオンシャフト16bを介して、ケース16aの回転として伝えられる。さらにこのケース16aの回転が、ケース16aと一体に設けたギヤ17と、このギヤ17に噛み合うギヤ19を介して油圧ポンプ11の入力軸18に伝えられる。すなわち、エンジン10の駆動を主体にして油圧ポンプ11を駆動することができる。   In the hydraulic excavator according to the first embodiment configured as described above, the output of the engine 10 is the engine output during heavy excavation work in which the load during excavation work or the like performed by the work device 3 is large, that is, during heavy load work. The rotation of the case 16a is transmitted through the output shaft 14 of 10, the first side gear 16c of the differential gear mechanism 16, the pinion gear 16e, and the pinion shaft 16b. Further, the rotation of the case 16 a is transmitted to the input shaft 18 of the hydraulic pump 11 through a gear 17 provided integrally with the case 16 a and a gear 19 meshing with the gear 17. That is, the hydraulic pump 11 can be driven mainly by driving the engine 10.

このとき、エンジン10の出力だけでは不足する場合には、電動モータ12の回転軸15、差動ギヤ機構16の第2サイドギヤ16d、ピニオンギヤ16e、ピニオンシャフト16bを介して電動モータ12の回転力がケース16aの回転として伝えられる。さらにケース16aと一体に設けたギヤ17と、このギヤ17と噛み合うギヤ19を介して油圧ポンプ11の入力軸16に伝えられる。すなわち電動モータ12がエンジン10の支援に活用される。   At this time, if only the output of the engine 10 is insufficient, the rotational force of the electric motor 12 is transmitted via the rotary shaft 15 of the electric motor 12, the second side gear 16d of the differential gear mechanism 16, the pinion gear 16e, and the pinion shaft 16b. This is transmitted as the rotation of the case 16a. Further, it is transmitted to the input shaft 16 of the hydraulic pump 11 through a gear 17 provided integrally with the case 16 a and a gear 19 meshing with the gear 17. That is, the electric motor 12 is used to support the engine 10.

また、作業装置3によって行われる掘削作業時等の負荷が上述の重負荷作業時に比べて小さい中負荷作業時であって、作業場所が市街地でなく、また夜間工事等でないときの通常作業時にあっても、エンジン10を中速回転域で使用するようにして、上述した重負荷作業時におけるのと同様に、エンジン10の駆動を主体にして油圧ポンプ11を駆動することができる。このとき、上述したようにエンジン10の出力だけでは不足する場合には、電動モータ12を駆動し、電動モータ12の回転力も油圧ポンプ11の駆動に使用することができる。   In addition, the load during excavation work performed by the work device 3 is small during medium load work compared to the heavy load work described above, and the work place is not in an urban area or during normal work when it is not night work. However, the hydraulic pump 11 can be driven mainly by driving the engine 10 as in the above-described heavy load operation by using the engine 10 in the medium speed rotation region. At this time, as described above, when the output of the engine 10 alone is insufficient, the electric motor 12 is driven, and the rotational force of the electric motor 12 can also be used to drive the hydraulic pump 11.

また、上述のような中負荷作業時であって、市街地における作業や夜間工事等のように騒音の発生が規制されやすい作業環境などにあっては、電動モータ12を駆動させるようにする。この電動モータ12の回転力が電動モータ12の回転軸15、差動ギヤ機構16の第2サイドギヤ16d、ピニオンギヤ16e、ピニオンシャフト16bを介してケース16aの回転として伝えられる。さらに、ケース16aに一体に設けたギヤ17の回転として伝えられ、このギヤ17に噛み合うギヤ19を介して油圧ポンプ11の回転力として伝えられる。すなわち電動モータ12の駆動を主体にして油圧ポンプ11を駆動することができる。これにより騒音の発生を抑えながら作業装置3による作業を行うことができる。   In addition, the electric motor 12 is driven during a medium-load work as described above and in a work environment in which noise generation is easily restricted, such as work in an urban area or night work. The rotational force of the electric motor 12 is transmitted as the rotation of the case 16a through the rotating shaft 15 of the electric motor 12, the second side gear 16d of the differential gear mechanism 16, the pinion gear 16e, and the pinion shaft 16b. Further, it is transmitted as the rotation of the gear 17 provided integrally with the case 16 a, and is transmitted as the rotational force of the hydraulic pump 11 through the gear 19 that meshes with the gear 17. That is, the hydraulic pump 11 can be driven mainly by driving the electric motor 12. As a result, it is possible to perform work by the work device 3 while suppressing the generation of noise.

このとき、電動モータ12を駆動するバッテリ13の容量が低下してきた場合などには、エンジン10を駆動させ、差動ギヤ機構16、ギヤ17,19を介して油圧ポンプ11を駆動することができる。すなわち、エンジン10が電動モータ12の支援に活用される。   At this time, when the capacity of the battery 13 for driving the electric motor 12 has decreased, the engine 10 can be driven and the hydraulic pump 11 can be driven via the differential gear mechanism 16 and the gears 17 and 19. . That is, the engine 10 is used to support the electric motor 12.

また例えば、作業装置3によって行われる地面のならし作業や微操作時等におけるように負荷が上述の中負荷作業時に比べて小さい軽負荷作業時にあっては、図4に例示するようにエンジン10を停止状態に保ち、電動モータ12を駆動するようにする。この電動モータ12の回転力が上述したように、電動モータ12の回転軸15、差動ギヤ機構16の第2サイドギヤ16d、ピニオンギヤ16e、ピニオンシャフト16bを介してケース16aの回転として伝えられる。さらにケース16aに一体に設けたギヤ17の回転として伝えられ、ギヤ19を介して油圧ポンプ11の入力軸18が回転する。すなわち電動モータ12のみによって油圧ポンプ11を駆動することができる。   Further, for example, in the case of light load work where the load is smaller than that in the above-described medium load work as in the case of ground leveling work or fine operation performed by the work device 3, the engine 10 is exemplified as shown in FIG. Is maintained in a stopped state, and the electric motor 12 is driven. As described above, the rotational force of the electric motor 12 is transmitted as the rotation of the case 16a through the rotary shaft 15 of the electric motor 12, the second side gear 16d of the differential gear mechanism 16, the pinion gear 16e, and the pinion shaft 16b. Further, this is transmitted as rotation of the gear 17 provided integrally with the case 16 a, and the input shaft 18 of the hydraulic pump 11 rotates through the gear 19. That is, the hydraulic pump 11 can be driven only by the electric motor 12.

上述のように、第1実施形態に係る油圧ショベルによれば、エンジン10と電動モータ12との間に介在させた差動ギヤ機構16により、エンジン10の回転数と電動モータ21の回転数の割合が変化する状況でも、エネルギロスを最小限に抑えながら油圧ポンプ11を駆動することができる。したがって上述のように、電動モータ12のみによる油圧ポンプ11の駆動を実現させることができる。また、この第1実施形態によれば、電動モータ12の駆動を支援させるようにエンジン10を駆動することもできる。   As described above, according to the hydraulic excavator according to the first embodiment, the rotational speed of the engine 10 and the rotational speed of the electric motor 21 are controlled by the differential gear mechanism 16 interposed between the engine 10 and the electric motor 12. Even in a situation where the ratio changes, the hydraulic pump 11 can be driven while minimizing energy loss. Therefore, as described above, driving of the hydraulic pump 11 by only the electric motor 12 can be realized. Further, according to the first embodiment, the engine 10 can be driven so as to support the driving of the electric motor 12.

図5は本発明の第2実施形態に備えられる駆動部の要部構成を示す図である。   FIG. 5 is a diagram showing a main configuration of a drive unit provided in the second embodiment of the present invention.

この図5に示す駆動部の要部構成を備えた第2実施形態も、図示しないが例えば図1に示した油圧ショベルと外観上は同等の油圧ショベルである。この油圧ショベルは、図5に示すように、油圧ポンプ11の入力軸18に、この入力軸18の回転を阻止するブレーキ装置20を備えている。その他の構成は第1実施形態と同等である。   Although not shown in the drawings, the second embodiment having the main configuration of the drive unit shown in FIG. 5 is a hydraulic excavator that is equivalent in appearance to the hydraulic excavator shown in FIG. As shown in FIG. 5, this hydraulic excavator includes a brake device 20 that prevents the input shaft 18 from rotating on the input shaft 18 of the hydraulic pump 11. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

このように構成した第2実施形態は、第1実施形態と同等の作用効果が得られる他、ブレーキ装置20を作動させて油圧ポンプ11の入力軸18の回転を阻止した状態でエンジン10を駆動することにより、エンジン10の出力軸14、差動ギヤ機構16の第1サイドギヤ16c、ピニオンギヤ16e、第2サイドギヤ16dを介して電動モータ12の回転軸15を回転させ、この電動モータ12を発電機として駆動することができる。電動モータ12で発生した電力はバッテリ13に蓄えられる。このバッテリ13に蓄えられた電力は、油圧ポンプ11を駆動する際の電動モータ12の駆動に活用される。   The second embodiment configured as described above can obtain the same effects as the first embodiment, and also drives the engine 10 in a state where the brake device 20 is operated to prevent the input shaft 18 of the hydraulic pump 11 from rotating. As a result, the rotary shaft 15 of the electric motor 12 is rotated via the output shaft 14 of the engine 10, the first side gear 16c, the pinion gear 16e, and the second side gear 16d of the differential gear mechanism 16, and the electric motor 12 is converted into a generator. Can be driven as The electric power generated by the electric motor 12 is stored in the battery 13. The electric power stored in the battery 13 is utilized for driving the electric motor 12 when the hydraulic pump 11 is driven.

図6は本発明の第3実施形態に備えられる駆動部の要部構成を示す図である。   FIG. 6 is a diagram showing a main configuration of a drive unit provided in the third embodiment of the present invention.

この図6に示す駆動部の要部構成を備えた第3実施形態も図示しないが、例えば図1に示した油圧ショベルと外観上は同等の油圧ショベルである。この油圧ショベルは、図6に示すように、油圧ポンプ11の入力軸18に伝達される回転力に応じて回転する回転軸22を有し、発電機として作動可能な別の電動モータ21と、この別の電動モータ21で発生させた電力を蓄える蓄電装置、すなわちバッテリ24を備えている。別の電動モータ21の回転軸22は、油圧ポンプ11の入力軸18と一体に設けられるギヤ19と噛み合うギヤ23に一体に設けてある。その他の構成は第1実施形態と同等である。   Although the third embodiment having the main configuration of the drive unit shown in FIG. 6 is not shown, for example, it is a hydraulic excavator that is equivalent in appearance to the hydraulic excavator shown in FIG. As shown in FIG. 6, the hydraulic excavator has a rotating shaft 22 that rotates according to the rotational force transmitted to the input shaft 18 of the hydraulic pump 11, and another electric motor 21 that can operate as a generator. A power storage device that stores electric power generated by the other electric motor 21, that is, a battery 24 is provided. A rotating shaft 22 of another electric motor 21 is provided integrally with a gear 23 that meshes with a gear 19 provided integrally with the input shaft 18 of the hydraulic pump 11. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

このように構成した第3実施形態は、第1実施形態と同等の作用効果が得られる他、エンジン10及び電動モータ12の少なくとも一方の駆動によって、差動ギヤ機構16、ギヤ17,19を介して伝えられる油圧ポンプ11の入力軸18の回転に伴って、別の電動モータ21の回転軸22が回転し、この別の電動モータ21を発電機として駆動することができる。この別の電動モータ21で発生した電力は蓄電装置、すなわちバッテリ24に蓄えられる。   In the third embodiment configured as described above, the same effects as the first embodiment can be obtained, and at least one of the engine 10 and the electric motor 12 is driven via the differential gear mechanism 16 and the gears 17 and 19. As the input shaft 18 of the hydraulic pump 11 is transmitted, the rotating shaft 22 of another electric motor 21 rotates, and this other electric motor 21 can be driven as a generator. The electric power generated by the other electric motor 21 is stored in the power storage device, that is, the battery 24.

なお、本発明に係る作業機械の駆動部は基本的に、エンジン10と電動モータ12とを差動ギヤ機構16を介して接続し、差動ギヤ機構16と油圧ポンプ10とをギヤ17,19を介して接続した程度のコンパクトな構成であるので、エンジン10、電動モータ12、及び油圧ポンプ11の設置スペースに制約を受けやすい小型機械であるミニショベルにも好適である。   The drive unit of the work machine according to the present invention basically connects the engine 10 and the electric motor 12 via the differential gear mechanism 16, and connects the differential gear mechanism 16 and the hydraulic pump 10 to the gears 17 and 19. Therefore, it is also suitable for a mini excavator that is a small machine that is easily limited by the installation space of the engine 10, the electric motor 12, and the hydraulic pump 11.

また、電動モータ12の駆動のみによって、あるいは電動モータ12を主体として、油圧ポンプ11を駆動し作業装置3による作業を行うことが可能となるので、町中における作業のように騒音の低減が要求される作業環境などに容易に対応できる。このような観点から本発明は、町中等で活用されやすい小型機械であるミニショベルにも好適である。   In addition, since the hydraulic pump 11 can be driven only by driving the electric motor 12 or the electric motor 12 as a main body, the work apparatus 3 can perform work, so that it is required to reduce noise as in the work in town. Can easily cope with the working environment. From this point of view, the present invention is also suitable for a mini excavator, which is a small machine that can be easily used in a town.

1 走行体(車体)
2 旋回体(車体)
3 作業装置
10 エンジン
11 油圧ポンプ
13 バッテリ(蓄電装置)
14 出力軸
15 回転軸
16 差動ギヤ機構
16a ケース
16b ピニオンシャフト
16c 第1サイドギヤ
16d 第2サイドギヤ
16e ピニオンギヤ
17 ギヤ
18 入力軸
19 ギヤ
20 ブレーキ装置
21 別の電動モータ
22 入力軸
23 ギヤ
24 バッテリ(蓄電装置)
1 Running body (car body)
2 Revolving body (car body)
3 Working device 10 Engine 11 Hydraulic pump 13 Battery (power storage device)
14 output shaft 15 rotation shaft 16 differential gear mechanism 16a case 16b pinion shaft 16c first side gear 16d second side gear 16e pinion gear 17 gear 18 input shaft 19 gear 20 brake device 21 another electric motor 22 input shaft 23 gear 24 battery (storage battery) apparatus)

Claims (4)

車体と、この車体に取り付けられる作業装置と、上記車体に搭載されるエンジンと、このエンジンによって駆動され上記車体及び上記作業装置を作動させる圧油を供給する油圧ポンプと、上記油圧ポンプを駆動可能で、発電機としても駆動可能な電動モータと、この電動モータを駆動する電力を供給するとともに、上記電動モータを発電機として駆動したときに発生する電力を蓄える蓄電装置とを備えた作業機械において、
上記エンジンの出力軸と、上記電動モータの回転軸との間に設けた差動ギヤ機構と、
上記差動ギヤ機構に一体に設けられ上記油圧ポンプの入力軸に回転力を伝達可能なギヤとを備えたことを特徴とする作業機械。
A vehicle body, a work device attached to the vehicle body, an engine mounted on the vehicle body, a hydraulic pump that is driven by the engine and supplies pressure oil that operates the vehicle body and the work device, and can drive the hydraulic pump In a work machine comprising an electric motor that can be driven as a generator, and a power storage device that supplies electric power for driving the electric motor and stores electric power generated when the electric motor is driven as a generator. ,
A differential gear mechanism provided between an output shaft of the engine and a rotating shaft of the electric motor;
A work machine comprising: a gear provided integrally with the differential gear mechanism and capable of transmitting a rotational force to an input shaft of the hydraulic pump.
請求項1に記載の作業機械において、
上記差動ギヤ機構は、上記ギヤが一体に取り付けられるケースと、このケース内に配置され上記ケースと一体に設けたピニオンシャフトと、上記ケース内に配置され上記エンジンの上記出力軸と一体に設けた第1サイドギヤと、上記ケース内に配置され上記電動モータの回転軸に一体に設けた第2サイドギヤと、上記ケース内に配置され上記ピニオンシャフトに回転自在に装着されるとともに、上記第1サイドギヤと上記第2サイドギヤの双方に噛み合うピニオンギヤとを有することを特徴とする作業機械。
The work machine according to claim 1,
The differential gear mechanism includes a case in which the gear is integrally attached, a pinion shaft disposed in the case and provided integrally with the case, and provided in the case and provided integrally with the output shaft of the engine. A first side gear, a second side gear disposed in the case and provided integrally with a rotating shaft of the electric motor, a first side gear disposed in the case and rotatably mounted on the pinion shaft. And a pinion gear meshing with both of the second side gears.
請求項1または2に記載の作業機械において、
上記油圧ポンプの上記入力軸の回転を阻止するブレーキ装置を備えたことを特徴とする作業機械。
The work machine according to claim 1 or 2,
A work machine comprising a brake device for preventing rotation of the input shaft of the hydraulic pump.
請求項1または2に記載の作業機械において、
上記電動モータとは別に設けられ、上記ギヤを介して上記油圧ポンプの上記入力軸に伝達される回転力に応じて回転する回転軸を有し、発電機として作動可能な別の電動モータと、
上記別の電動モータで発生させた電力を蓄える蓄電装置を備えたことを特徴とする作業機械。
The work machine according to claim 1 or 2,
Another electric motor provided separately from the electric motor, having a rotating shaft that rotates according to a rotational force transmitted to the input shaft of the hydraulic pump via the gear, and operable as a generator;
A work machine comprising a power storage device that stores electric power generated by the other electric motor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110454282A (en) * 2019-08-02 2019-11-15 广州多钛克机械科技有限公司 A kind of power-equipment

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