流体压驱动单元

摘要

一种流体压驱动单元，其通过向流体压驱动器供给工作流体而进行驱动。上述流体压驱动单元包括：流体压泵，其用于吸入并喷出工作流体；电动机，其用于旋转驱动上述流体压泵；动力传递机构，其用于在上述流体压泵的旋转轴与上述电动机的旋转轴之间传递动力；以及循环机构，其被上述动力传递机构所传递的动力驱动，该循环机构引导该动力传递机构内的润滑用流体对上述电动机进行冷却。

权利要求

1.一种流体压驱动单元，其通过向流体压驱动器供给工作流体而进行驱动，其中，该流体压驱动单元包括：流体压泵，其用于吸入并喷出工作流体；

电动机，其用于旋转驱动上述流体压泵；

动力传递机构，其用于在上述流体压泵的旋转轴与上述电动机的旋转轴之间通过旋转而传递动力；以及循环机构，其通过上述动力传递机构的旋转而被驱动，该循环机构引导该动力传递机构内的润滑用流体而对上述电动机进行冷却。

2.根据权利要求1所述的流体压驱动单元，其中，上述动力传递机构包括：第一齿轮，其与上述流体压泵的旋转轴一体地旋转；第二齿轮，其与上述电动机的旋转轴一体地旋转；以及惰轮，其设于上述第一齿轮与上述第二齿轮之间而用于传递动力；

上述循环机构具有旋转构件，该旋转构件与上述第一齿轮、上述第二齿轮及上述惰轮中的至少一者一体地旋转而撩起上述动力传递机构内的润滑用流体。

3.根据权利要求2所述的流体压驱动单元，其中，上述循环机构包括：

供给流路，其用于将上述旋转构件撩起的润滑用流体引导至上述电动机；以及回流流路，其用于将引导至上述电动机的润滑用流体送回至上述动力传递机构内。

4.根据权利要求2所述的流体压驱动单元，其中，上述旋转构件为与上述惰轮一体地旋转的叶轮。

5.根据权利要求1所述的流体压驱动单元，其中，上述电动机以与上述流体压泵并列排列的方式配置，该流体压驱动单元还包括板，上述流体压泵和上述电动机安装于该板的同一表面，且上述流体压泵的旋转轴和上述电动机的旋转轴贯穿该板。

6.根据权利要求1所述的流体压驱动单元，其中，该流体压驱动单元还包括流体压马达，该流体压马达与上述流体压泵使用同一个旋转轴，并利用被供给的工作流体来旋转驱动该流体压马达，上述电动机能够利用上述流体压马达的旋转产生再生电力。

7.根据权利要求6所述的流体压驱动单元，其中，该流体压驱动单元应用于混合动力建筑机械，该混合动力建筑机械利用从由原动机驱动的主流体压泵喷出的工作流体来驱动上述流体压驱动器，上述流体压马达被自上述流体压驱动器排出的工作流体旋转驱动，上述电动机利用上述流体压马达的旋转产生再生电力，并且使用该再生电力来旋转驱动上述流体压泵，上述流体压泵利用喷出的工作流体来对利用上述主流体压泵对上述流体压驱动器进行的驱动进行辅助。

说明书

流体压驱动单元

技术领域

[0001] 本发明涉及一种通过向流体压驱动器供给工作流体而进行驱动的流体压驱动单元。

背景技术

[0002] 以往，在动力挖掘机等建筑机械中使用一种混合动力构造，该混合动力构造利用发动机的剩余输出功率、驱动器的排出能量使发电机旋转，存储由发电机发电得到的电力，并使用存储的电力对驱动器的工作进行辅助。在这样的混合动力构造中使用一种流体压驱动单元，该流体压驱动单元包括：电动机，其利用存储的电力旋转；以及辅助泵，其利用电动机旋转驱动，该辅助泵通过喷出工作流体来对利用主泵进行的驱动器的工作进行辅助。

[0003] 在JP2011-127569A中公开有一种辅助再生装置，该辅助再生装置包括：电动发电机，其利用电能旋转工作；再生马达，其利用工作流体的能量来旋转驱动电动发电机；以及辅助泵，其利用电动发电机旋转驱动而喷出工作流体。

发明内容

[0004] 然而，在JP2011-127569A的辅助再生装置中，电动发电机会在被旋转驱动时或在产生了再生电力时发热。因此，需要一种使用泵来使制冷剂循环而自外部对电动发电机进行冷却的冷却系统。

[0005] 本发明是鉴于上述的问题点而做成的，其目的在于简化流体压驱动单元中的电动机的冷却机构。

[0006] 根据本发明的某种实施方式，提供一种流体压驱动单元，其通过向流体压驱动器供给工作流体而进行驱动。该流体压驱动单元包括：流体压泵，其用于吸入并喷出工作流体；电动机，其用于旋转驱动上述流体压泵；动力传递机构，其用于在上述流体压泵的旋转轴与上述电动机的旋转轴之间传递动力；以及循环机构，其被上述动力传递机构所传递的动力驱动，该循环机构引导该动力传递机构内的润滑用流体而对上述电动机进行冷却。

[0007] 以下参照附图详细地说明本发明的实施方式、本发明的优点。

附图说明

[0008] 图1是剖开表示本发明的实施方式的流体压驱动单元的一部分的主视图。

[0009] 图2是图1的流体压泵马达的II-II剖视图。

[0010] 图3是图1中的板、动力传递机构和循环机构的剖视图。

具体实施方式

[0011] 以下，参照附图说明本发明的实施方式的作为流体压驱动单元的液压驱动单元100。在液压驱动单元100中，使用工作油作为工作流体。另外，还可以使用工作水等其他流体代替工作油作为工作流体。

[0012] 首先，参照图1至图3说明液压驱动单元100的结构。

[0013] 液压驱动单元100通过向作为流体压驱动器的液压驱动器(省略图示)供给工作油而进行驱动。液压驱动单元100应用于利用从由原动机所驱动的主液压泵(省略图示)喷出的工作油来驱动液压驱动器的动力挖掘机等混合动力建筑机械。

[0014] 如图1所示，液压驱动单元100包括作为流体压泵马达的液压泵马达1，该液压泵马达1包括：作为流体压泵的液压泵10，其吸入并喷出工作油；以及作为流体压马达的液压马达20，其在被供给的工作油的作用下被旋转驱动。

[0015] 另外，液压驱动单元100包括：电动机30，其以与液压泵马达1并列排列的方式配置；板40，液压泵马达1和电动机30安装于该板40的同一表面；动力传递机构50，其在液压泵马达1的旋转轴2与电动机30的旋转轴(省略图示)之间传递动力；以及循环机构60，其通过引导动力传递机构50内的作为润滑用流体的润滑油来对电动机30进行冷却。

[0016] 构成液压泵马达1的液压泵10和液压马达20分别为斜板式可变容量式的活塞泵马达。与液压泵10相比，液压马达20是较大型的活塞泵马达。

[0017] 如图2所示，液压泵马达1包括：外壳3，其用于收纳液压泵10和液压马达20；以及单一的旋转轴2，其以旋转自由的方式被支承于外壳3且共用于液压泵10和液压马达20。

[0018] 外壳3具有螺栓紧固于板40的凸缘部3a。外壳3具有：供排通路4，其供供向液压泵10的工作油流动并且供自液压马达20排出的工作油流动；喷出通路5，其供自液压泵10喷出的工作油流动；以及返回通路6，其供自液压驱动器返回而供给到液压马达20的工作油流动。

[0019] 供排通路4与用于储存工作油的油箱(省略图示)连通。喷出通路5和返回通路6均与液压驱动器连通。供排通路4设为与喷出通路5和返回通路6相对。

[0020] 液压泵10和液压马达20以隔着供排通路4、喷出通路5以及返回通路6而在旋转轴2的轴向上相对的方式配置。

[0021] 液压泵10吸入供排通路4的工作油后向喷出通路5喷出。液压泵10利用喷出的工作油来辅助利用主液压泵对液压驱动器进行的驱动。液压泵10包括：缸体单元11，其连结于旋转轴2；多个活塞13，其分别收纳在划分形成于缸体单元11的多个缸体12内；斜板14，其用于使与该斜板14滑动接触的活塞13往复移动；以及配流盘15，其与缸体单元11的端面滑动接触。

[0022] 缸体单元11形成为大致圆柱状，与旋转轴2一体地旋转。利用旋转轴2旋转驱动缸体单元11。在缸体单元11以与旋转轴2平行的方式形成有多个缸体12。

[0023] 缸体12在以缸体单元11的旋转轴2为中心的同一圆周上以一定的间隔排列配置为环状。活塞13插入到各缸体12内，在缸体12与活塞13之间划分形成有容积室12a。容积室12a经由连通孔而与配流盘15连通。

[0024] 在缸体单元11与旋转轴2一起旋转时，活塞13与斜板14滑动接触。由此，活塞13根据斜板14的偏转角度在缸体12内往复移动，而使容积室12a扩大或缩小。

[0025] 斜板14设为能够利用容量切换驱动器(省略图示)调整偏转角度。斜板14能够自相对于旋转轴2垂直的、偏转角度为零的状态偏转至图2所示的状态。利用容量切换驱动器无级调整斜板14的偏转角度。

[0026] 配流盘15形成为圆板状，其中心具有供旋转轴2贯穿的通孔。配流盘15具有：供给口15a，其形成为以旋转轴2为中心的圆弧状而使供排通路4与容积室12a连通；以及喷出口15b，其同样形成为以旋转轴2为中心的圆弧状而使喷出通路5与容积室12a连通。

[0027] 在液压泵10中，活塞13与斜板14滑动接触而容积室12a扩大的区域为吸入区域，活塞13与斜板14滑动接触而容积室12a缩小的区域为喷出区域。供给口15a形成为与吸入区域相对应，喷出口15b形成为与喷出区域相对应。由此，随着缸体单元11的旋转，工作油被吸入到面对供给口15a的容积室12a内，且工作油自面对喷出口15b的容积室12a喷出。

[0028] 利用自液压驱动器排出的工作油来旋转驱动液压马达20。液压马达20包括：缸体单元21，其连结于旋转轴2；多个活塞23，其分别收纳在划分形成于缸体单元21的多个缸体22内；斜板24，其供与该斜板24滑动接触的活塞23往复移动；以及配流盘25，其与缸体单元
21的端面滑动接触。液压马达20的缸体单元21、缸体22、活塞23以及斜板24的结构仅大小与上述液压泵10的结构不同，其他方面与上述液压泵10的结构相同，因此在此省略说明。

[0029] 配流盘25形成为圆板状，其中心具有供旋转轴2贯穿的通孔。配流盘25具有：供给口25a，其形成为以旋转轴2为中心的圆弧状而使返回通路6与容积室22a连通；以及排出口25b，其同样形成为以旋转轴2为中心的圆弧状而使供排通路4与容积室22a连通。

[0030] 在液压马达20中，活塞23与斜板24滑动接触而容积室22a扩大的区域为吸入区域，活塞23与斜板24滑动接触而容积室22a缩小的区域为排出区域。供给口25a形成为与吸入区域相对应，排出口25b形成为与排出区域相对应。由此，随着缸体单元21的旋转，工作油被吸入到面对供给口25a的容积室22a内，且工作油自面对排出口25b的容积室22a排出。

[0031] 电动机30旋转驱动液压泵10，并且能够利用液压马达20的旋转产生再生电力。由电动机30发电得到的电力存储于蓄电装置(省略图示)。电动机30使用利用液压马达20的旋转再生而存储于蓄电装置的再生电力来旋转驱动液压泵10。

[0032] 如图1所示，板40为板状构件，其一侧面40a安装有液压泵马达1和电动机30，另一侧面40b安装有动力传递机构50的外壳51。由此，动力传递机构50以隔着板40而与液压泵马达1和电动机30相对的方式设置。在板40形成有供液压泵马达1的旋转轴2贯穿的通孔(省略图示)、供电动机30的旋转轴贯穿的通孔(省略图示)以及供对电动机30进行冷却后的润滑油回流的回流口42(参照图3)。

[0033] 如上所述，在液压驱动单元100中，液压泵马达1和电动机30借助板40和动力传递机构50而配置为U字状。因此，能够将液压驱动单元100的整体长度缩短相当于以并列排列的方式配置液压泵马达1和电动机30所缩短长度的量。因而，能够提高液压驱动单元100的对混合动力建筑机械的安装性。

[0034] 另外，也可以将液压泵马达1安装在板40的一侧面40a，将电动机30安装在板40的另一侧面40b来代替以U字状配置。另外，还可以将液压泵马达1和电动机30以隔着板40的方式串联配置。

[0035] 如图3所示，动力传递机构50包括：外壳51，其固定于板40；第一齿轮52，其与液压泵马达1的旋转轴2一体地旋转；第二齿轮53，其与电动机30的旋转轴一体地旋转；以及惰轮54，其设于第一齿轮52与第二齿轮53之间而用于传递动力。

[0036] 外壳51用于收纳第一齿轮52、第二齿轮53以及惰轮54。外壳51以其开口端面51a与板40的另一侧面40b相抵接的状态螺栓紧固于板40的另一侧面40b。在外壳51的内部填充润滑油。外壳51具有通孔51b，该通孔51b形成于与开口端面51a相反侧的端面并供惰轮54的旋转轴贯穿。

[0037] 第一齿轮52具有凹部52a，该凹部52a形成于第一齿轮52的旋转轴上，液压泵马达1的旋转轴2嵌插于该凹部52a。由此，第一齿轮52与液压泵马达1的旋转轴2一体地旋转。第一齿轮52的旋转轴的一端利用第一轴承52b以旋转自由的方式支承于板40，第一齿轮52的旋转轴的另一端利用第二轴承52c以旋转自由的方式支承于外壳51。

[0038] 同样，第二齿轮53具有凹部53a，该凹部53a形成于第二齿轮53的旋转轴上，电动机30的旋转轴嵌插于该凹部53a。由此，第二齿轮53与电动机30的旋转轴一体地旋转。第二齿轮53的旋转轴的一端利用第一轴承53b以旋转自由的方式支承于板40，第二齿轮53的旋转轴的另一端利用第二轴承53c以旋转自由的方式支承于外壳51。

[0039] 惰轮54分别与第一齿轮52和第二齿轮53相啮合而相互传递动力。惰轮54的旋转轴的一端利用第一轴承54b而以旋转自由的方式支承于板40，惰轮54的旋转轴的大致中央部位利用第二轴承54c而以旋转自由的方式支承于外壳51。惰轮54的旋转轴的另一端贯穿通孔51b而延伸设置到循环机构60的外壳61内。

[0040] 如此，通过在第一齿轮52与第二齿轮53之间设有惰轮54，即使在液压泵马达1与电动机30之间的距离较远的情况下，也能够抑制第一齿轮52和第二齿轮53的直径变大。因而，能够将动力传递机构50小型化，并且能够将液压驱动单元100整体小型化。

[0041] 另外，通过调整第一齿轮52与第二齿轮53之间的齿轮比，能够将液压泵马达1与电动机30之间的减速比设定为恰当的值。

[0042] 循环机构60包括：外壳61，其内部与动力传递机构50的外壳51的内部连通；叶轮62，其作为旋转构件，在外壳61内与惰轮54一体地旋转；供给流路63，其用于将叶轮62撩起的润滑用流体引导至电动机30；以及回流流路64，其用于将引导至电动机30的润滑用流体送回至动力传递机构50内。

[0043] 外壳61以开口端面61a与动力传递机构50的外壳51相抵接的状态固定。填充在动力传递机构50的外壳51的内部的润滑油流入到外壳61的内部。另外，在外壳61内设有第三轴承54d，该第三轴承54d以旋转自由的方式支承惰轮54的旋转轴的另一端。

[0044] 叶轮62为与惰轮54同轴设置的叶轮。叶轮62安装于惰轮54的旋转轴。叶轮62设于用于支承惰轮54的第二轴承54c与第三轴承54d之间。另外，叶轮62可以设置在第一轴承54b与第三轴承54d之间的任意位置。

[0045] 当动力传递机构50在液压泵马达1与电动机30之间传递动力时，叶轮62旋转，将导入至外壳61内的、动力传递机构50的外壳51内的润滑油朝向外周撩起。叶轮62的转速随着电动机30的转速上升而上升。因此，由叶轮62撩起的润滑油的量随着电动机30的发热量的增加而变多。

[0046] 由于叶轮62与惰轮54一体地旋转，因此能够利用飞轮效应降低惰轮54的旋转不均。因此，能够降低由惰轮54的旋转不均引起的噪音。

[0047] 另外，也可以将叶轮62设为与第一齿轮52或第二齿轮53一体地旋转来代替设为与惰轮54一体地旋转。另外，也可以例如分别在第一齿轮52和第二齿轮53设置叶轮62等、设置多个叶轮62。也就是说，叶轮62与第一齿轮52、第二齿轮53和惰轮54中的至少任一者一体地旋转。

[0048] 另外，也可以设置通过利用惰轮54的旋转而进行驱动从而撩起润滑油的缸体等其他的机构来代替叶轮62。即，只要是将惰轮54的旋转运动进行转换而能够撩起润滑油的机构，就可以是任意机构。

[0049] 如图1所示，供给流路63为自外壳61引出到外部而与电动机30的外部连结的配管。供给流路63自外壳61中的面对叶轮62的外周的表面引出。经由供给流路63被引导的润滑油供给至形成于电动机30内部的油套(省略图示)，从而对电动机30进行冷却。

[0050] 回流流路64为自电动机30引出到外部而与形成于板40的回流口42(参照图3)连结的配管。回流流路64使自电动机30的油套排出的润滑油回流至动力传递机构50的外壳51内。另外，还可以将供给流路63和回流流路64形成在电动机30的外壳的内部来代替将供给流路63和回流流路64设置在电动机30的外部的结构。

[0051] 接着，说明液压驱动单元100的动作。

[0052] 在液压驱动单元100对利用主液压泵对液压驱动器进行的驱动进行辅助的情况下，使用预先存储在蓄电装置中的电力使电动机30旋转。利用电动机30的旋转，借助动力传递机构50来旋转驱动液压泵马达1的旋转轴2。

[0053] 液压泵10利用容量切换驱动器使斜板14的偏转角度切换为大于零的预定值。在液压泵10中，活塞13随着缸体单元11的旋转而在缸体12内往复移动。通过该活塞13的往复移动，使来自油箱的工作油经由配流盘15的供给口15a被吸入至容积室12a。然后，自容积室12a喷出的工作油经由配流盘15的喷出口15b被引导至喷出通路5。

[0054] 由此，自液压驱动单元100喷出的工作油被供向驱动液压驱动器，从而对利用主液压泵对液压驱动器进行的驱动进行辅助。

[0055] 若电动机30旋转驱动液压泵马达1，则第二齿轮53的旋转传递至惰轮54，惰轮54的旋转传递至第一齿轮52。循环机构60的叶轮62随着惰轮54的旋转而旋转。

[0056] 若叶轮62旋转，则经由通孔51b被引导至循环机构60的外壳61内的动力传递机构50的外壳51内的润滑油被撩起，并经由供给流路63供给至电动机30的油套。因此，利用润滑油与电动机30之间的热交换，能够对电动机30进行冷却。对电动机30进行了冷却的润滑油自电动机30的油套经由回流流路64回流至动力传递机构50的外壳51内。

[0057] 如上所述，在电动机30旋转驱动液压泵马达1时，叶轮62随着利用动力传递机构50的对动力的传递而旋转，润滑油被引导至电动机30。因而，由于不必设置自外部对电动机30进行冷却的冷却系统，因此，能够简化液压驱动单元100中的电动机30的冷却机构。

[0058] 另外，能够仅在动力传递机构50传递动力时、即电动机30旋转且发热时供给润滑油而进行冷却。因而，与使用自外部对电动机30进行冷却的冷却系统始终进行冷却的情况相比，能够提高冷却效率。

[0059] 另外，通过使由叶轮62撩起的润滑油在对电动机30进行冷却之后回流，而能够使动力传递机构50内的润滑油进行循环。因此，润滑油在动力传递机构50内流动。因而，能够防止用于轴支承第一齿轮52、第二齿轮53及惰轮54的各轴承因润滑油不足而发生咬粘。

[0060] 此时，液压马达20利用容量切换驱动器使斜板24的偏转角度保持为零。因此，由于活塞23不会在缸体22内往复移动，因活塞23产生的排量为零。因而，液压马达20仅是在不供排工作油的前提下进行空转，因此能够抑制液压马达20的驱动损失。

[0061] 另一方面，在利用自液压驱动器排出的工作油产生再生电力的情况下，液压马达20能够利用容量切换驱动器使斜板24的偏转角度切换为大于零的预定值。在液压马达20中，活塞23随着缸体单元21的旋转而在缸体22内往复移动。通过该活塞23的往复移动，自液压驱动器经由返回通路6返回来的加压工作油经由配流盘25的供给口25a流入容积室22a。
然后，活塞23在缸体22内往复移动而旋转驱动缸体单元21。流入至容积室22a的工作油经由配流盘25的排出口25b被排出到供排通路4，并回流至油箱。

[0062] 旋转轴2与缸体单元21一体地旋转。旋转轴2的旋转借助动力传递机构50传递至电动机30的旋转轴。由此，电动机30能够产生再生电力并将再生电力储存至蓄电装置。

[0063] 若液压泵马达1的旋转轴2的旋转传递至电动机30，则第一齿轮52的旋转传递至惰轮54，惰轮54的旋转传递至第二齿轮53。通过惰轮54的旋转使循环机构60的叶轮62旋转。因此，与电动机30旋转驱动液压泵马达1的情况相同，能够利用润滑油与电动机30之间的热交换对电动机30进行冷却。

[0064] 此时，液压泵10能够利用容量切换驱动器使斜板14的偏转角度保持为零。因此，由于活塞13不会在缸体12内往复移动，因活塞13产生的排量为零。因而，液压泵10仅是在不供排工作油的前提下进行空转，因此能够抑制液压泵10的驱动损失。

[0065] 另外，在液压驱动单元100对利用主液压泵进行的向多个液压驱动器供给工作油进行辅助的情况下，液压驱动单元100有时还会辅助对一个液压驱动器的驱动，并且使工作油自其他液压驱动器回流。

[0066] 根据以上的实施方式，能够起到以下所示的效果。

[0067] 设有循环机构60，该循环机构60通过利用叶轮62的旋转引导动力传递机构50内的润滑油而对电动机30进行冷却。该叶轮62与在第一齿轮52与第二齿轮53之间传递动力的惰轮54一体地旋转。因此，在电动机30旋转驱动液压泵马达1时，叶轮6随着动力传递机构50传递动力而旋转，将润滑油引导至电动机30。因而，不必设置自外部对电动机30进行冷却的冷却系统，因此能够简化液压驱动单元100中的电动机30的冷却机构。

[0068] 以上，说明了本发明的实施方式，但上述实施方式仅示出了本发明的应用例的一部分，其宗旨并不在于将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体结构。

[0069] 例如，液压驱动单元100用于对利用主液压泵对液压驱动器进行的驱动进行辅助，但也可以代替这种情况，而设为仅使用液压驱动单元100来驱动液压驱动器的结构。

[0070] 另外，液压泵10和液压马达20共同为斜板式的活塞泵马达，但只要是能够将吸入容量、喷出容量调整为零的可变容量式，也可以是其他的形式。另外，还可以使循环机构60将润滑油供给至液压泵马达1。

[0071] 本申请基于2012年3月29日向日本国特许厅申请的日本特愿2012-075565主张优先权，该申请的全部内容通过参照编入到本说明书中。

[0072] 该发明的实施例所包含的排他性质或特征要求权利如下。