発電電動機および作業機械
【課題】配置自由度を高めることができるとともに、軽量化を図ることができる発電電動機および当該発電電動機を搭載した作業機械を提供すること。
【解決手段】作業機械に搭載されたエンジンの出力軸に接続された発電電動機は、発電電動機に外部の電力供給ケーブル９を接続するための複数のコネクタ８３Ａ，８３Ｂを収容したターミナルボックス８を備え、ターミナルボックス８が発電電動機に設けられた状態で、複数のコネクタ８３Ａ，８３Ｂは、発電電動機の回転軸に直交する直行面と交わる方向に並設されている。
【解決手段】作業機械に搭載されたエンジンの出力軸に接続された発電電動機は、発電電動機に外部の電力供給ケーブル９を接続するための複数のコネクタ８３Ａ，８３Ｂを収容したターミナルボックス８を備え、ターミナルボックス８が発電電動機に設けられた状態で、複数のコネクタ８３Ａ，８３Ｂは、発電電動機の回転軸に直交する直行面と交わる方向に並設されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電電動機および作業機械に係り、特に作業機械に搭載されたエンジンに接続された発電電動機の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
作業機械として、エンジンによって発電電動機と油圧ポンプとを駆動するとともに、発電電動機で発電された電力により、キャブ等が設けられた上部旋回体用の電動モータを駆動し、また、油圧ポンプからの圧油によって作業機の油圧アクチュエータや走行装置の油圧モータを駆動するハイブリッド建設機械が知られている。
【０００３】
ハイブリッド建設機械では、発電電動機とインバータとが電力供給ケーブルを介して電気的に接続されており、電力供給ケーブルに対して発電電動機やインバータがそれぞれコネクタを介して接続されている。このようなハイブリッド建設機械において、発電電動機側のコネクタを収容するために、発電電動機のハウジングにターミナルボックスを設けた構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２７２２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ターミナルボックスが設けられた発電電動機は、エンジンの出力軸に接続されており、エンジンとともにエンジンルーム内に配置される。ここで、エンジンルーム内のスペースには制限があるため、ターミナルボックスを小型化し、発電電動機からのターミナルボックスの張り出しを抑制することが望まれる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の発電電動機では、複数のコネクタが発電電動機の回転軸に直行する面内に一直線状に配置されているため、その分ターミナルボックスが当該面内方向に大きくなってしまい、ターミナルボックスが発電電動機から大きく張り出してしまう。従って、ターミナルボックスの張り出しを考慮して発電電動機を配置せざるを得ず、発電電動機の配置の自由度が十分に確保できないという問題がある。
【０００７】
また、特許文献１に記載の発電電動機では、ターミナルボックスが大きくなる分、ターミナルボックスの重量が重くなってしまい、ターミナルボックス含む発電電動機の重量が重くなってしまう。このため、発電電動機の重心が回転軸からずれてターミナルボックス側に位置してしまい、走行時の衝撃や作業機からの衝撃に伴う振動を助長したり、エンジンや油圧ポンプの駆動に伴う振動を助長したりするおそれがある。
【０００８】
本発明の目的は、配置自由度を高めることができるとともに、軽量化を図ることができる発電電動機および当該発電電動機を搭載した作業機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１発明に係る発電電動機は、作業機械に搭載されたエンジンの出力軸に接続された発電電動機であって、前記発電電動機に外部の電力供給ケーブルを接続するための複数のコネクタを収容したターミナルボックスを備え、前記ターミナルボックスが前記発電電動機に設けられた状態で、前記複数のコネクタは、前記発電電動機の回転軸に直交する直行面と交わる方向に並設されていることを特徴とする。
【００１０】
第２発明に係る発電電動機では、前記ターミナルボックスが前記発電電動機に設けられた状態で、前記複数のコネクタは、前記発電電動機の回転軸方向に並設され、かつ下向きに配置されていることを特徴とする。
【００１１】
第３発明に係る発電電動機では、前記複数のコネクタは、前記ターミナルボックスの側面部に固定された第１コネクタと、前記第１コネクタを挟んで前記側面部の反対側に配置され、前記側面部に支持部材を介して固定された第２コネクタとを備え、前記支持部材は、前記第１コネクタと前記第２コネクタとの並設方向に直行する面内で前記ターミナルボックスの内面に当接する当接端縁を備えていることを特徴とする。
【００１２】
第４発明に係る発電電動機では、前記第２コネクタは、前記電力供給ケーブルが接続される側に前記電力供給ケーブルとの接続状態を検出する接点端子を備え、前記支持部材の当接端縁は、前記ターミナルボックスの内面に対して前記電力供給ケーブルの着脱方向に当接することを特徴とする。
【００１３】
第５発明に係る発電電動機では、前記発電電動機の内部は、冷却媒体により冷却され、前記ターミナルボックスは、前記発電電動機の回転軸よりも上方の位置で前記発電電動機に取り付けられていることを特徴とする。
【００１４】
第６発明に係る発電電動機では、前記ターミナルボックスは、前記発電電動機の上面よりも下方の位置で前記発電電動機に取り付けられていることを特徴とする。
【００１５】
第７発明に係る発電電動機では、前記作業機械の作業機を駆動する油圧ポンプが設けられていることを特徴とする。
【００１６】
第８発明に係る作業機械は、作業機と、前記作業機との重量バランス用に内部に重量物が充填されたカウンタウェイトと、前述した発電電動機とを備え、前記発電電動機は、前記カウンタウェイトの近傍に設けられ、前記ターミナルボックスは、前記発電電動機における前記カウンタウェイト側の側面に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
第１発明によれば、発電電動機では、ターミナルボックスに収容された複数のコネクタが、発電電動機の回転軸の直行面と交わる方向に並設されているため、ターミナルボックスがコネクタの配置に伴って発電電動機の回転軸に直行する面内方向に大きくなってしまうことを防止でき、ターミナルボックスを小型化することができる。従って、ターミナルボックスが発電電動機から大きく張り出すことを防止できるので、発電電動機の配置の自由度を向上することができる。
また、ターミナルボックスを小型化することができるので、ターミナルボックスの重量を軽減することができる。従って、ターミナルボックスが設けられた発電電動機の重心位置を回転軸に近付けることができるので、発電電動機の振動および発電電動機が接続されたエンジンの振動を抑制することができる。
【００１８】
第２発明によれば、発電電動機では、ターミナルボックス内のコネクタが発電電動機の回転軸方向に並設されているため、発電電動機の回転軸の直行面内でのターミナルボックスの大きさを最小限にすることができる。また、コネクタが下向きに配置されているため、コネクタに接続された電力供給ケーブルが、ターミナルボックスから発電電動機に沿って下方に延出する。従って、発電電動機からのターミナルボックスおよび電力供給ケーブルの張り出しを抑制できるので、発電電動機の配置の自由度をより向上することができる。また、ターミナルボックスの大きさを最小限にすることができるので、ターミナルボックスをより軽量化することができ、発電電動機の軽量化を促進することができる。
【００１９】
第３発明によれば、第２コネクタを支持する支持部材は、第１コネクタと第２コネクタとの並設方向に直行する面内でケースの内面に当接する当接端縁を備えているため、当接端縁がケース内面に当接することで、並設方向に直行する面内での支持部材の位置決めを行うことができる。このため、支持部材の位置決めを介して、並設方向に直行する面内での第２コネクタの位置決めを行うことができる。従って、電力供給ケーブルを第２コネクタに接続する際に互いのずれを防止することができ、第２コネクタに電力供給ケーブルを確実に接続させることができる。
【００２０】
第４発明によれば、ターミナルボックス内の第２コネクタは、電力供給ケーブルが接続される側に電力供給ケーブルとの接続状態を検出する接点端子を備えているため、コネクタと電力供給ケーブルとの接続状態を検出することができる。ここで、支持部材の当接端縁は、ケースの内面に対して電力供給ケーブルの着脱方向に当接するため、着脱方向への支持部材の位置決めを介して、着脱方向への第２コネクタの位置決めを行うことができる。これにより、第２コネクタの接点端子を所定の位置に配置することができるので、電力供給ケーブルが第２コネクタに接続されたか否かを確実に検出することができる。
【００２１】
第５発明によれば、発電電動機の内部が冷却媒体により冷却されているため、発電電動機内の軸受やステータコイル等を冷却することができる。この際、ターミナルボックスは、発電電動機の回転軸よりも上方の位置で前記発電電動機に取り付けられているため、発電電動機の内部の冷却媒体が、発電電動機内とターミナルボックス内との連通部分からターミナルボックス内に侵入することを抑制することができる。
【００２２】
第６発明によれば、ターミナルボックスが発電電動機の上面よりも下方の位置で発電電動機に取り付けられているため、ターミナルボックスが発電電動機の上方に張り出すことを抑制できる。このため、ターミナルボックスが、発電電動機の上方に配置された機器や部材等と干渉することを防止できるので、発電電動機の配置の自由度をさらに向上することができる。
【００２３】
第７発明によれば、作業機械の作業機を駆動する油圧ポンプが発電電動機に設けられている。この場合、油圧ポンプの駆動に伴う振動が発電電動機に伝達されるが、前述したように、ターミナルボックスの軽量化に伴って発電電動機の重心を回転軸側に寄せることができるので、油圧ポンプの駆動に伴う振動を効果的に抑制することができる。
【００２４】
第８発明によれば、前記ターミナルボックスを備えることにより、発電電動機とカウンタウェイトとの干渉を防止できるとともに、前述した本発明の効果を奏する作業機械を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係るハイブリッド油圧ショベルを示す斜視図。
【図２】ハイブリッド油圧ショベルの駆動系の全体構成を示す図。
【図３】ハイブリッド油圧ショベルの旋回体内部の構成および配置を示す図。
【図４】ハイブリッド油圧ショベルに搭載された発電電動機の正面図。
【図５】発電電動機、エンジン、および油圧ポンプの側面図。
【図６】発電電動機のポンプ側ハウジングの斜視図。
【図７】ポンプ側ハウジングの部分拡大図。
【図８】図４のVIII−VIII断面図。
【図９】ターミナルボックスのケースの斜視図。
【図１０】ターミナルボックスに固定された支持プレートの平面図。
【図１１】図５のXI−XI断面図。
【図１２】ターミナルボックスを底面部側から見た図。
【図１３】図１１のXIII−XIII断面図。
【図１４】ターミナルボックスに接続されるプラグの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に記載した構成要素は、適宜組み合わせることが可能である。
〔１〕全体構成
図１には、本実施形態に係る作業機械としてのハイブリッド油圧ショベル１が示されている。このハイブリッド油圧ショベル１は、車両本体２と作業機３とを備えている。
【００２７】
車両本体２は、走行体２１と、走行体２１上に旋回可能に設けられた旋回体２２とを備えている。走行体２１は、一対の走行装置２１１を備えている。各走行装置２１１は、履帯２１２を備え、後述する油圧モータ２１３で履帯２１２を駆動することによってハイブリッド油圧ショベル１を走行させる。
【００２８】
旋回体２２は、キャブ２３、カウンタウェイト２４、およびエンジンルーム２５を備えている。カウンタウェイト２４は、作業機３との重量バランス用に設けられ、内部に重量物が充填されている。エンジンルーム２５を覆うエンジンフード２６には、格子状の開口部２６１が設けられ、外部からの冷却空気が開口部２６１を通してエンジンルーム２５内に取り込まれる。
【００２９】
作業機３は、旋回体２２の前部中央位置に取り付けられており、ブーム３１、アーム３２、バケット３３、ブームシリンダ３４、アームシリンダ３５、およびバケットシリンダ３６を備えている。ブーム３１の基端部は、旋回体２２に回転可能に連結されている。また、ブーム３１の先端部はアーム３２の基端部に回転可能に連結されている。アーム３２の先端部は、バケット３３に回転可能に連結されている。
【００３０】
ブームシリンダ３４、アームシリンダ３５、およびバケットシリンダ３６は、油圧ポンプ６から吐出された作動油によって駆動される油圧シリンダである。そして、ブームシリンダ３４はブーム３１を動作させ、アームシリンダ３５はアーム３２を動作させる。バケットシリンダ３６は、バケット３３を動作させる。
【００３１】
図２には、ハイブリッド油圧ショベル１の駆動系の全体構成が示されている。
図２において、ハイブリッド油圧ショベル１は、駆動源としてエンジン４を備えている。エンジン４の出力軸には、発電電動機５および一対の油圧ポンプ６，６が直列に連結され、それぞれエンジン４によって駆動される。
【００３２】
油圧ポンプ６から圧送された作動油は、コントロールバルブ７を介して作業機３に供給され、作業機３が油圧によって動作する。また、走行体２１は、クローラに噛合するスプロケットを駆動するための油圧モータ２１３を有しており、これらの油圧モータ２１３に対して、油圧ポンプ６からの作動油がコントロールバルブ７を介して供給される。
【００３３】
一方、発電電動機５には、ターミナルボックス８を介して電力供給ケーブルとしてのパワーケーブル９が接続されており、パワーケーブル９を介して発電電動機５とインバータ１０とが接続されている。インバータ１０には別のパワーケーブル９の一端が接続されており、パワーケーブル９の他端が、旋回体２２を駆動するための旋回電動モータ１１に接続されている。また、インバータ１０には蓄電用のキャパシタ１２が接続されており、発電電動機５で発電された電力は、インバータ１０を通して旋回電動モータ１１に供給されたり、キャパシタ１２に蓄電されたりする。旋回電動モータ１１は、遊星歯車機構等を有した減速機１１Ａを介して、下部走行体の上部に旋回自在に設置された旋回体２２を駆動する。また、旋回動作中の旋回体２２の減速時は、回生により旋回電動モータ１１で発電が行われ、この電力がキャパシタに蓄電される。キャパシタ１２に充電された電力は、昇圧器１０Ａで昇圧されるとともに、旋回操作時にキャパシタ１２からインバータ１０を通して旋回電動モータ１１に供給されたり、エンジン４の駆動をアシストするために発電電動機５に供給されたりする。
【００３４】
図３には、旋回体２２内部の構成および配置が示されている。
図３において、インバータ１０およびキャパシタ１２は、旋回体２２の車両前方側に設けられている。また、旋回電動モータ１１は、旋回体２２の中央部に設けられている。旋回体２２の車両後方側には、エンジンルーム２５が設けられ、エンジンルーム２５のさらに後方にカウンタウェイト２４が設けられている。エンジンルーム２５内には、エンジン４、発電電動機５、および油圧ポンプ６が、それぞれカウンタウェイト２４に沿って並設されている。なお、エンジン４、発電電動機５、および油圧ポンプ６は、旋回体２２等の車両の限られた空間内への配置が求められることや、動力伝達効率の観点から、それぞれの回転軸が一直線上となるように配置されることが好ましい。
【００３５】
図４に示すように、発電電動機５のハウジング５１の外側面には、ターミナルボックス８が設けられている。具体的に、ターミナルボックス８は、ハウジング５１におけるカウンタウェイト２４側の位置であって、発電電動機５の回転軸とハウジング５１の上面５１Ａとの間の位置で、ハウジング５１に固定されている。このターミナルボックス８は、発電電動機５のハウジング５１とは別体で形成され、ハウジング５１に着脱自在に取り付けられている。
【００３６】
図４および図５に示すように、ターミナルボックス８の上方には、マフラ１３が配置されている。マフラ１３は、発電電動機５の上部にブラケット１３Ａを介して固定されている。このように、ターミナルボックス８は、周囲をカウンタウェイト２４やマフラ１３に囲まれている。このターミナルボックス８の底面部８１３には、パワーケーブル９用の挿抜開口８１３Ａ（図９および図１１参照）が設けられ、パワーケーブル９の一端側が、ターミナルボックス８に下方から着脱自在に接続できるようになっている。パワーケーブル９の他端側は、ターミナルボックス８から下方に延設されてエンジン４の下方を通りインバータ１０に接続される。
【００３７】
ここで、旋回体２２におけるエンジン４下方の床部分には、開閉式のアンダーカバーが設けられ、アンダーカバーを開ければ、オペレータや整備者が、上半身をエンジンルーム２５内にもぐり込ませることができるようになっている。このため、エンジンルーム２５内の機器の整備時には、ターミナルボックス８へのパワーケーブル９の接続または取外しを、ターミナルボックス８の下方側から容易に行うことができる。
【００３８】
〔２〕発電電動機の構成
発電電動機５は、３相ＳＲ（Switched Reluctance）モータであり、図５に示すように、分割式のハウジング５１を備えている。ハウジング５１は、エンジン４に固定されてフライホイール４Ａを収容するエンジン側ハウジング５２と、エンジン側ハウジング５２に固定されるポンプ側ハウジング５３とを備えている。
【００３９】
ポンプ側ハウジング５３の油圧ポンプ６側は円形状に開口している。この開口は、ロータ５６を回転自在に支持する円板状の支持部材５４（図６参照）で覆われる。支持部材５４により開口を塞ぐことでロータ５６がステータ５５内に収容され、これと同時にロータ５６の回転中心に設けられた軸部材の一端が、エンジン４の出力軸または出力軸に連結する部材と例えばスプライン結合により接続される。また、そのような軸部材の他端は支持部材５４の中心孔に対応して設けられており、中心孔を通して油圧ポンプ６の入力軸とスプライン結合等される。
【００４０】
ハウジング５１の下方部には油溜部５７が設けられ、この油溜部５７に冷却媒体としての冷却油が溜められている。油溜部５７の冷却油は、外部の配管を通して図示しないフィルタ、ポンプを経由してオイルクーラ５７Ａ（図４および図６参照）に回され、オイルクーラ５７Ａからポンプ側ハウジング５３の上部に戻される。ポンプ側ハウジング５３の上部からハウジング５１内部に戻された冷却油は、エンジン４の出力軸、ロータ５６、および油圧ポンプ６間のスプライン結合部分や、ロータ５６の軸受部分を潤滑しながら、遠心力により回転軸中心側から径方向外側に向かって流れていく。そして、冷却油は、それぞれ回転するロータ５６やフライホイール４Ａによって撥ね散らされて霧状となり、ステータ５５に設けられたステータコイル５５１を冷却する。その後の冷却油は、冷却部分から油溜部５７に滴下する。
【００４１】
図６および図７には、ポンプ側ハウジング５３が示されている。
図６および図７において、ポンプ側ハウジング５３におけるターミナルボックス８の固定位置には、ターミナルボックス８を固定するための固定部５３１が設けられている。この固定部５３１には、ターミナルボックス８の固定用のボルト孔５３２と、ステータコイル５５１からの導電線１４を挿通するためのケーブル挿通孔５３３（図７参照）と、ケーブル挿通孔５３３からターミナルボックス８内に侵入した油を発電電動機５内に戻す連通孔としての油戻し孔５３４とが設けられている。
【００４２】
ここで、発電電動機５には、ステータコイル５５１の温度を検出する温度センサや、発電電動機５のロータ５６の回転数を検出する回転数センサ等のセンサが設けられている。これらセンサからの複数の信号ライン１５は、ステータコイル５５１からの導電線１４とともに、ケーブル挿通孔５３３からターミナルボックス８内に引き込まれている。
【００４３】
図７に示すように、ケーブル挿通孔５３３には、閉塞部材としてのグロメット５８が嵌め込まれている。このグロメット５８は、第１部材５８１と第２部材５８２とに分割形成されている。第１部材５８１および第２部材５８２には、それぞれの端縁に鍔部５８３，５８４が設けられている。また、第２部材５８２における第１部材５８１との当接面５８５には、導電線１４や信号ライン１５を挿通するための３つの挿通溝５８６が形成されている。そして、グロメット５８は、ポンプ側ハウジング５３のケーブル挿通孔５３３にはめ込まれて、ケーブル挿通孔５３３における導電線１４および信号ライン１５以外の部分を塞いだ状態で、表面を押え部材５９で押えられている。押え部材５９には、導電線１４および信号ライン１５を挿通するためのケーブル挿通孔５９１と、ポンプ側ハウジング５３の油戻し孔５３４に対応する位置が切り欠かれた切欠部５９２とが設けられている。この状態で、ターミナルボックス８が、ポンプ側ハウジング５３の固定部５３１に固定されている。
【００４４】
〔３〕ターミナルボックスの構成
図８に示すように、ターミナルボックス８は、筐体部８Ａと、筐体部８Ａの内部空間に収容され、ステータ５５からの導電線１４が接続されたコネクタとしてのソケット８３Ａ，８３Ｂと、一方のソケット８３Ｂを支持する支持部材としての支持プレート８４とを備え、第１コネクタとしてのソケット８３Ａと第２コネクタとしてのソケット８３Ｂとを発電電動機５の回転軸方向に二段重ねで収容している。
【００４５】
筐体部８Ａは、内部空間を有するケース８１と、ケース８１の内部空間を塞ぐ蓋部材８２とを備えている。ケース８１および蓋部材８２は、それぞれ発電電動機５のハウジング５１とは異なる材質の材料で構成されている。具体的には、ハウジング５１が鋳鉄で構成されているのに対し、ケース８１は、耐食材料としてのアルミニウムで構成されている。一方、蓋部材８２は、鋼材の表面に亜鉛メッキを施したもので構成されている。ケース８１と蓋部材８２との隙間は、シール部材としてのＯリング８０によりシールされている。
【００４６】
図９に示すように、ケース８１は、側面視で略五角形状に形成されている。このケース８１は、ポンプ側ハウジング５３に固定される固定面部８１１と、ターミナルボックス８がポンプ側ハウジング５３に固定された状態でそれぞれ上下に対向する上面部８１２および底面部８１３と、固定面部８１１、上面部８１２、および底面部８１３のそれぞれに直交する側面部８１４と、内部空間を挟んで側面部８１４の反対側に設けられた開口部８１５とを備えている。
【００４７】
固定面部８１１は、ターミナルボックス８がポンプ側ハウジング５３に固定された状態で、底面部８１３が略水平となるように、底面部８１３に対して傾斜して設けられている。この固定面部８１１には、ポンプ側ハウジング５３のケーブル挿通孔５３３と連通し、導電線１４および信号ライン１５を挿通するためのケーブル挿通孔８１１Ａが形成されている。このケーブル挿通孔８１１Ａと発電電動機５のケーブル挿通孔５３３とにより、ターミナルボックス８の内部空間が、発電電動機５のハウジング５１内に直接接続される。また、固定面部８１１におけるケーブル挿通孔８１１Ａの周囲には、フランジ８１１Ｂが形成されている。フランジ８１１Ｂには、ターミナルボックス８をポンプ側ハウジング５３に固定するためのボルト孔８１１Ｃが形成されている。
【００４８】
底面部８１３には、パワーケーブル９用の２つの挿抜開口８１３Ａが、ソケット８３Ａ，８３Ｂの位置に対応して設けられている。具体的に、挿抜開口８１３Ａは、ターミナルボックス８がポンプ側ハウジング５３に固定された状態で、発電電動機５の回転軸方向に並設されている。また、底面部８１３の内面には、当該内面から突出して形成され、支持プレート８４の先端が当接する凸部８１３Ｂが設けられている。
【００４９】
側面部８１４は、ターミナルボックス８がポンプ側ハウジング５３に固定された際に、エンジン４側に位置する。この側面部８１４の内面には、ソケット８３Ａが固定されるソケット固定部８１４Ａと、支持プレート８４が固定されるプレート固定部８１４Ｂと、導電線１４の保持ブラケット８５（図１１参照）が固定される導電線保持部８１４Ｃと、信号ライン１５の保持ブラケット８６（図１１参照）が固定される信号ライン保持部８１４Ｄとが設けられている。
【００５０】
ソケット固定部８１４Ａは、側面部８１４のプレート固定部８１４Ｂよりも底面部８１３側の位置に設けられ、側面部８１４の内面から一段上がった形状とされている。このソケット固定部８１４Ａには、ソケット８３Ａを固定するためのボルト孔８１４Ｅが形成されている。
プレート固定部８１４Ｂは、ソケット固定部８１４Ａを挟んで底面部８１３の反対側に設けられ、側面部８１４の内面からの高さがソケット固定部８１４Ａの高さよりも高い円柱状に形成されている。
【００５１】
導電線保持部８１４Ｃは、プレート固定部８１４Ｂよりも上面部８１２側の位置であって、プレート固定部８１４Ｂよりも固定面部８１１側の位置に設けられ、側面部８１４の内面からの高さがプレート固定部８１４Ｂの高さよりも低い楕円柱状に形成されている。
信号ライン保持部８１４Ｄは、側面部８１４に複数設けられ、その一部が図９に示されている。これら信号ライン保持部８１４Ｄは、ソケット固定部８１４Ａ、プレート固定部８１４Ｂ、および導電線保持部８１４Ｃを上面部８１２側から囲む位置に配置されている。
【００５２】
開口部８１５は、ターミナルボックス８がポンプ側ハウジング５３に固定された際に、油圧ポンプ６側に開口する。この開口部８１５の周囲には、Ｏリング８０用のＯリング溝８１６が設けられている。
【００５３】
図１０に示すように、支持プレート８４は、幅狭部８４１および幅広部８４２を備え、幅狭部８４１側の幅寸法が幅広部８４２側の幅寸法よりも小さく形成されている。幅狭部８４１には、ソケット８３Ｂを固定するためのボルト孔８４１Ａが幅方向の両側に形成されている。また、幅狭部８４１の先端には、ケース８１の凸部８１３Ｂに当接する当接端縁８４１Ｂが設けられている。一方、幅広部８４２には、支持プレート８４をケース８１のプレート固定部８１４Ｂに固定するためのボルト孔８４２Ａが幅方向の両側に形成されている。
【００５４】
図８および図１１に示すように、ソケット８３Ａ，８３Ｂは、金属製のＬ字状のブラケット８３１と、ブラケット８３１に固定された樹脂製のレセプタクル８３２とを備え、ブラケット８３１のボルト孔に挿通されるボルトによりケース８１に固定される。レセプタクル８３２では、ブラケット８３１との固定部分を境にして一方側には、ステータ５５からの導電線１４が接続された端子８３３が設けられ、他方側には、パワーケーブル９の後述するプラグ９０が嵌合される３つのホルダ８３４が設けられている。ホルダ８３４内には、金属製で導電性を有した筒状のソケットコンタクト８３５が埋設されている。ソケット８３Ａ，８３Ｂは、このソケットコンタクト８３５が下向きになるように、ターミナルボックス８内に配置されている。
【００５５】
図１２に示すように、ソケット８３Ａ，８３Ｂには、ターミナルボックス８とパワーケーブル９との接続状態を検出するためのインターロックスイッチの一部を構成する接点端子８３６が設けられている。接点端子８３６は、弾性を有する板バネ状の金属部材で構成され、ブラケット８３１に固定された樹脂製の支持部材８３７に設けられるとともに、信号ライン１５Ａを介してインバータ１０に電気的に接続されている。ソケット８３Ａ，８３Ｂおよびプラグ９０が正常に嵌合している状態では、プラグ９０の後述する接点導体９７１（図１４参照）が各接点端子８３６の両方に機械的に接触し、接点端子８３６同士を電気的に導通させる。また、この状態では、各接点端子８３６が接点導体９７１で押圧されて弾性変形しており、その弾発力にて互いの接触状態が良好に維持されるようになっている。
【００５６】
このようなソケット８３Ａ，８３Ｂをターミナルボックス８内に二段重ねに配置する際は、一方のソケット８３Ａをケース８１のソケット固定部８１４Ａにボルト固定した後、プレート固定部８１４Ｂに支持プレート８４をボルト固定する。そして、固定された支持プレート８４上に他方のソケット８３Ｂをボルト固定することで、一対のソケット８３Ａ，８３Ｂが支持プレート８４を挟んで二段重ねに配置される。
【００５７】
ところで、インバータ１０の検出手段からは、嵌合状態検出のための検出パルスが信号ライン１５Ａを通して出力されており、この検出パルスが、接点端子８３６、接点導体９７１（図１４参照）を通り、信号ライン１５Ａを通してインバータ１０に戻る。戻った検出パルスがインバータ１０内に設けられたパルス波形検出用の検出手段で検出されることにより、ソケット８３Ａ，８３Ｂとプラグ９０とが正常に嵌合していると判断される。
【００５８】
ここで、例えば、ソケット８３Ｂが、上面部８１２側に引っ込んで固定されていたり、挿抜開口８１３Ａの軸方向に対して斜めに固定されていたりした場合、ソケット８３Ｂの接点端子８３６とプラグ９０の接点導体９７１との間、およびソケットコンタクト８３５とプラグ９０の後述するピンコンタクト９５との間で接触不良が生じるおそれがある。この場合、接点導体９７１が各接点端子８３６に適切に接触しないため、インバータ１０に検出パルスが戻ることがなく、検出手段で検出されることがない。このため、ソケット８３Ａ，８３Ｂとプラグ９０との嵌合が不完全であるか、または完全に外れていると判断され、ハイブリッド油圧ショベル１を停止させる等のフェールセーフ上の処理が行われてしまうことになる。従って、このような誤検出を防ぐために、ターミナルボックス８内でのソケット８３Ａ，８３Ｂの位置決め、特に、支持プレート８４を介してケース８１に固定されるソケット８３Ｂの位置決めが重要となる。
【００５９】
このため、支持プレート８４上のソケット８３Ｂは、ケース８１内での支持プレート８４の位置決めを行った上で、支持プレート８４に固定される。具体的に、支持プレート８４は、図１３に示すように、側面部８１４のプレート固定部８１４Ｂに固定されるとともに、当接端縁８４１Ｂが、底面部８１３に設けられた凸部８１３Ｂにパワーケーブル９の着脱方向に沿って当接することで、図の上下方向および紙面直交方向の位置決めがなされる。すなわち、ケース８１のソケット固定部８１４Ａに設けられたボルト孔８１４Ｅと、支持プレート８４の当接端縁８４１Ｂ側に設けられたボルト孔８４１Ａとは、それぞれ挿抜開口８１３Ａからの距離が同じとなるように位置することになり、これらボルト孔８１４Ｅ，８４１Ａに固定されたソケットの位置が揃うことになる。このようにターミナルボックス８内で位置決めされた支持プレート８４にソケット８３Ｂが固定されることで、ターミナルボックス８内でのソケット８３Ｂの位置決めが正確に行われる。
【００６０】
〔４〕パワーケーブルのプラグの構成
図１４に示すように、プラグ９０は、パワーケーブル９の３本のケーブルが挿通される導電性を有したプラグハウジング９１と、プラグハウジング９１の前面側（ケーブル挿入側とは反対側）の開口部分を覆う金属製のプレート９２とを備えている。
【００６１】
プラグハウジング９１は、プラグ９０をターミナルボックス８のソケット８３Ａ，８３Ｂに嵌合した際にターミナルボックス８のケース８１外面に当接する当接部９１１と、この当接部９１１から突出して形成され、ターミナルボックス８の挿抜開口８１３Ａに挿入される凸部９１２とを備えている。
当接部９１１には、凸部９１２の周囲を囲むようにシールリング９３が設けられ、プラグ９０がターミナルボックス８のソケット８３Ａ，８３Ｂに嵌合した際は、当接部９１１とターミナルボックス８のケース８１の外面との間が、シールリング９３によりシールされる。
【００６２】
プラグハウジング９１内には、ケーブル毎に設けられたホルダ９４が配置され、ホルダ９４にケーブルが挿入される。ホルダ９４内に挿入されるケーブルの先端には導電性を有したピンコンタクト９５が取り付けられ、ホルダ９４に設けられた丸孔から突設されている。
【００６３】
プレート９２は、複数のスクリュウ９２１によってプラグハウジング９１に固定される。プレート９２は、その表裏両面、四周の端面、スクリュウ９２１用挿通孔の内周面、およびホルダ９４挿通用の開口孔の内面の全域が絶縁コーティングで覆われている。絶縁コーティングとしては、耐熱性、耐摩耗性、撥水性を考慮し、例えば、フッ素系の塗料が用いられる。この絶縁コーティングによりプレート９２は、電気的に接地されたプラグハウジング９１に対して絶縁されることになる。
【００６４】
プレート９２の表面には、ガラエポ（ガラスーエポキシの複合材料）にて形成された絶縁プレート９６を介して導電ターミナル９７が固定されている。絶縁プレート９６および導電ターミナル９７のプレート９２への固定は、前記のスクリュウ９２１によって行われる。導電ターミナル９７の材質は導電性を有していればよく、特に限定されるものではないが、本実施形態では黄銅である。
【００６５】
導電ターミナル９７には、ソケット８３Ａ，８３Ｂへの嵌合方向に向けて折り返された四角片状の接点導体９７１が一体に設けられている。この接点導体９７１は前述したように、ソケット８３Ａ，８３Ｂにプラグ９０が嵌合された場合に、ソケット８３Ａ，８３Ｂの各接点端子８３６に接触する部分である。
【００６６】
導電ターミナル９７は、接点導体９７１での接点端子８３６との接触領域を除き、プレート９２と同様に絶縁コーティングされている。従って、プレート９２と導電ターミナル９７とは、その間の絶縁プレート９６によって絶縁されているのみならず、それぞれが絶縁コーティングされていることでも確実に絶縁され、ひいては導電ターミナル９７とプラグハウジング９１との間が確実に絶縁される。
【００６７】
このようなプラグ９０において、プラグハウジング９１の当接部９１１には、プラグ９０をターミナルボックス８に固定するためのボルト孔９１３が設けられている。プラグ９０は、このボルト孔９１３に挿通されたボルト９１４により、ターミナルボックス８のケース８１に固定される。この際、ボルト９１４のねじ部には、ゴムや樹脂等で構成されたリング状のボルト抜け止め部材９１５が嵌め込まれ、このボルト抜け止め部材９１５により、プラグ９０からのボルト９１４の抜け落ちが防止される。
【００６８】
〔５〕実施形態の作用および効果
以上のような構成のハイブリッド油圧ショベル１では、大型かつ大容量の発電電動機５が使用されるため、例えば、乗用車の場合と比べて、ステータ５５の重量が非常に重くなる。しかしながら、ターミナルボックス８のケース８１が、発電電動機５のポンプ側ハウジング５３に着脱自在に設けられているため、ポンプ側ハウジング５３からターミナルボックス８を外した状態で、発電電動機５のポンプ側ハウジング５３内にステータ５５を収容しつつ、ステータコイル５５１の導電線１４をケーブル挿通孔５３３から容易に引き出すことができる。そして、導電線を一旦引き出してしまえば、後は引き出した導電線を容易にターミナルボックス内に引き込むことができるので、十分な組立性を確保することができる。
【００６９】
また、ターミナルボックス８が発電電動機５のハウジング５１よりも軽量の材質で構成されているため、発電電動機５の重心を回転軸側に寄せることができ、発電電動機５および発電電動機５に直結されたエンジン４の振動を抑制することができる。
【００７０】
また、ターミナルボックス８では、複数のソケット８３Ａ，８３Ｂが発電電動機５の回転軸方向に並設されているため、発電電動機５の回転軸に直交する面内でのターミナルボックス８の大きさを小さくすることができる。このため、ターミナルボックス８が、発電電動機５から大きく張り出してしまうことを防止でき、ターミナルボックス８の配置の自由度を確保することができる。
【００７１】
ところで、例えば、エンジンフード２６の開口部２６１や発電電動機５のハウジング５１内から、ターミナルボックス８内に水分を含んだ空気や水滴が入り込むと、ソケット８３Ａ，８３Ｂの端子８３３やソケットコンタクト８３５、パワーケーブル９のプラグ９０におけるピンコンタクト９５等に水滴が付着して、発電電動機５とインバータ１０との間の電力供給ラインが短絡または地絡する可能性がある。また、水分がソケット８３Ａ，８３Ｂの接点端子８３６やプラグ９０の接点導体９７１に付着すると、信号ライン１５Ａが短絡または地絡して、誤検出する可能性がある。さらに、ケース８１や蓋部材８２に水分が付着すると、これらに錆が発生し、錆による短絡や地絡が発生する可能性がある。
【００７２】
これに対して、ターミナルボックス８では、パワーケーブル９用の挿抜開口８１３Ａがターミナルボックス８の底面部８１３に設けられているため、例えば、エンジンフード２６の開口部２６１から水や砂塵がエンジンルーム２５内に入り込んだ場合でも、上方から落ちてくる水滴がターミナルボックス８に入り込もうとすることを防ぐことができる。従って、電力供給ラインや信号ライン１５，１５Ａが短絡または地絡することを防止できる。
【００７３】
また、ターミナルボックス８のケース８１がアルミニウムで構成されるとともに、蓋部材８２の表面に亜鉛メッキが施されているため、ターミナルボックス８での錆の発生を抑制することができる。従って、錆による短絡や地絡の発生を防止することができるとともに、ケースの腐食を防止することができる。
【００７４】
さらに、ターミナルボックス８は、ケース８１が発電電動機５の外面に設けられた状態で、ソケット８３Ａ，８３Ｂが下向きに配置され、ターミナルボックス８の下方からパワーケーブル９の一端を挿抜開口８１３Ａに差し込んでソケット８３Ａ，８３Ｂに接続できるように構成されている。このため、ターミナルボックス８に接続されたパワーケーブル９が、ターミナルボックス８から発電電動機５に沿って下方に延出し、ターミナルボックス８の上方や側方に張り出すことがない。従って、例えば、マフラ１３やカウンタウェイト２４がターミナルボックス８の近傍に配置されている場合でも、パワーケーブル９が、マフラ１３やカウンタウェイト２４と干渉することを防止できる。また、パワーケーブル９は、ターミナルボックス８を挟んでマフラ１３の反対側に位置することになるため、パワーケーブル９がマフラ１３の熱の影響を受けにくくなり、熱によるパワーケーブル９の劣化を防止することができる。
【００７５】
また、図１１に示すように、ターミナルボックス８の内部空間は、ケース８１のケーブル挿通孔８１１Ａとポンプ側ハウジング５３のケーブル挿通孔５３３とによりハウジング５１内と連通している。このため、ハウジング５１内部で撥ね散らされて霧状になった冷却油がターミナルボックス８内に入り込むことがないよう、ポンプ側ハウジング５３のケーブル挿通孔５３３が、グロメット５８によって塞がれている。この際、グロメット５８の鍔部５８３，５８４は、ケーブル挿通孔５３３の縁に係止されるため、グロメット５８がポンプ側ハウジング５３のケーブル挿通孔５３３内に落ち込むことが防止される。
【００７６】
このグロメット５８により、ハウジング５１内は、ターミナルボックス８側に冷却油や水分が漏れないよう密閉されているが、霧状となった一部の冷却油や水分が、ケーブル挿通孔５３３，８１１Ａからターミナルボックス８に侵入することがある。このため、ポンプ側ハウジング５３に、ターミナルボックス８内に侵入した油や水分を発電電動機５内に戻す油戻し孔５３４を設けている。
【００７７】
また、ターミナルボックス８の底面部８１３の内面は、発電電動機５のポンプ側ハウジング５３側に向かって、水平方向に対して所定角度αだけ下方に傾斜している。このような構成とすることで、ターミナルボックス８内に入り込んで底面部８１３に溜まった冷却油が、底面部８１３をポンプ側ハウジング５３に向けて流れ、矢印Ａで示すように、ターミナルボックス８の油戻し孔をも兼ねるケーブル挿通孔８１１Ａおよびポンプ側ハウジング５３の油戻し孔５３４を通りハウジング５１内に戻るようになる。従って、ターミナルボックス８内に侵入した油を滞留させることなく、ハウジング５１内に戻すことができる。
【００７８】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、ターミナルボックス８のケース８１はアルミニウムで構成され、蓋部材８２は鋼材の表面に亜鉛メッキを施したもので構成されていたが、ターミナルボックス８の筐体部８Ａの材質としてはこれに限られず、例えば、ケース８１や蓋部材８２を樹脂で構成したり、蓋部材８２を含め筐体部８Ａ全体をアルミニウムで構成してもよい。
【００７９】
また、筐体部８Ａをハウジング５１と同一の材料で構成してもよい。例として、ターミナルボックス８の筐体部８Ａと発電電動機５のハウジング５１とを、それぞれアルミニウム鋳物で別体に形成し、筐体部８Ａをハウジング５１に着脱自在に取り付けることが考えられる。この場合、発電電動機５のハウジング５１がアルミニウムで構成されるため、発電電動機５の放熱性をより高めることができる。
【００８０】
また、ターミナルボックス８の筐体部８Ａは、耐食材料または表面に耐食処理が施された材料で構成されることが好ましく、例えば、ケース８１や蓋部材８２をチタンを用いて構成してもよい。
【００８１】
前記実施形態では、ターミナルボックス８のケーブル挿通孔８１１Ａが油戻し孔を兼ねていたが、ケース８１にもケーブル挿通孔８１１Ａとは別に油戻し孔を設け、この油戻し孔とポンプ側ハウジング５３の油戻し孔５３４とにより、ターミナルボックス８内に入り込んだ冷却油をハウジング５１内に戻すように構成してもよい。
【００８２】
前記実施形態では、ターミナルボックス８のケース８１が発電電動機５の外面に設けられた状態で、ソケット８３Ａ，８３Ｂは、発電電動機５の回転軸方向に並設されていたが、ソケット８３Ａ，８３Ｂの並設方向としてはこれに限られない。ソケット８３Ａ，８３Ｂは、発電電動機５の回転軸に直交する直交面と交わる方向に並設されていればよく、例えば、当該直交面に斜めに交わる方向にソケット８３Ａ，８３Ｂを並設してもよい。
【００８３】
前記実施形態では、ソケット８３Ｂを支持する支持部材として支持プレート８４を用いたが、支持部材の形状としてはこれに限られない。この支持部材は、ソケット８３Ｂを支持するとともに、ソケット８３Ｂの位置決めができればよく、支持部材に板状以外の形状の部材を用いてもよい。
【００８４】
前記実施形態では、発電電動機５のケーブル挿通孔５３３にグロメット５８が嵌め込まれていたが、例えば、ターミナルボックス８のケーブル挿通孔８１１Ａにグロメット５８を嵌め込むようにしたり、ケーブル挿通孔５３３およびケーブル挿通孔８１１Ａのそれぞれにグロメット５８を嵌め込むようにしてもよい。また、グロメット５８は必須ではなく、グロメット５８を設けない構成としてもよい。
【００８５】
前記実施形態では、マフラ１３が発電電動機５に固定されていたが、マフラ１３の配置としてはこれに限られず、例えば、旋回体２２に設けてもよい。
前記実施形態では、エンジン４および発電電動機５は、それぞれの回転軸がスプライン結合等により結合されていたが、互いの出力軸の接続方法としてはこれに限られず、例えば、エンジン４の出力軸をいわゆるＰＴＯ（Power Take Off）を介して発電電動機５に接続してもよい。
前記実施形態では、発電電動機５にＳＲモータが用いられていたが、発電電動機５としてはこれに限られず、例えば、ＰＭ（Permanent Magnet)モータ等の他の発電電動機に本発明を適用してもよい。
【００８６】
前記実施形態では、本発明をハイブリッド油圧ショベル１に適用した場合を説明したが、ホイルローダブルドーザ、ダンプトラック等の他の作業機械に適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、ハイブリッド油圧ショベル以外の土木機械、農業機械、走行車両、運搬車両等の作業機械にも利用できる。
【符号の説明】
【００８８】
１…ハイブリッド油圧ショベル（作業機械）、３…作業機、４…エンジン、５…発電電動機、６…油圧ポンプ、８…ターミナルボックス、９…パワーケーブル（電力供給ケーブル）、２４…カウンタウェイト、８３Ａ…ソケット（コネクタ、第１コネクタ）、８３Ｂ…ソケット（コネクタ、第２コネクタ）、８４…支持プレート（支持部材）、８４１Ｂ…当接端縁、８３６…接点端子。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電電動機および作業機械に係り、特に作業機械に搭載されたエンジンに接続された発電電動機の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
作業機械として、エンジンによって発電電動機と油圧ポンプとを駆動するとともに、発電電動機で発電された電力により、キャブ等が設けられた上部旋回体用の電動モータを駆動し、また、油圧ポンプからの圧油によって作業機の油圧アクチュエータや走行装置の油圧モータを駆動するハイブリッド建設機械が知られている。
【０００３】
ハイブリッド建設機械では、発電電動機とインバータとが電力供給ケーブルを介して電気的に接続されており、電力供給ケーブルに対して発電電動機やインバータがそれぞれコネクタを介して接続されている。このようなハイブリッド建設機械において、発電電動機側のコネクタを収容するために、発電電動機のハウジングにターミナルボックスを設けた構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２７２２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ターミナルボックスが設けられた発電電動機は、エンジンの出力軸に接続されており、エンジンとともにエンジンルーム内に配置される。ここで、エンジンルーム内のスペースには制限があるため、ターミナルボックスを小型化し、発電電動機からのターミナルボックスの張り出しを抑制することが望まれる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の発電電動機では、複数のコネクタが発電電動機の回転軸に直行する面内に一直線状に配置されているため、その分ターミナルボックスが当該面内方向に大きくなってしまい、ターミナルボックスが発電電動機から大きく張り出してしまう。従って、ターミナルボックスの張り出しを考慮して発電電動機を配置せざるを得ず、発電電動機の配置の自由度が十分に確保できないという問題がある。
【０００７】
また、特許文献１に記載の発電電動機では、ターミナルボックスが大きくなる分、ターミナルボックスの重量が重くなってしまい、ターミナルボックス含む発電電動機の重量が重くなってしまう。このため、発電電動機の重心が回転軸からずれてターミナルボックス側に位置してしまい、走行時の衝撃や作業機からの衝撃に伴う振動を助長したり、エンジンや油圧ポンプの駆動に伴う振動を助長したりするおそれがある。
【０００８】
本発明の目的は、配置自由度を高めることができるとともに、軽量化を図ることができる発電電動機および当該発電電動機を搭載した作業機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１発明に係る発電電動機は、作業機械に搭載されたエンジンの出力軸に接続された発電電動機であって、前記発電電動機に外部の電力供給ケーブルを接続するための複数のコネクタを収容したターミナルボックスを備え、前記ターミナルボックスが前記発電電動機に設けられた状態で、前記複数のコネクタは、前記発電電動機の回転軸に直交する直行面と交わる方向に並設されていることを特徴とする。
【００１０】
第２発明に係る発電電動機では、前記ターミナルボックスが前記発電電動機に設けられた状態で、前記複数のコネクタは、前記発電電動機の回転軸方向に並設され、かつ下向きに配置されていることを特徴とする。
【００１１】
第３発明に係る発電電動機では、前記複数のコネクタは、前記ターミナルボックスの側面部に固定された第１コネクタと、前記第１コネクタを挟んで前記側面部の反対側に配置され、前記側面部に支持部材を介して固定された第２コネクタとを備え、前記支持部材は、前記第１コネクタと前記第２コネクタとの並設方向に直行する面内で前記ターミナルボックスの内面に当接する当接端縁を備えていることを特徴とする。
【００１２】
第４発明に係る発電電動機では、前記第２コネクタは、前記電力供給ケーブルが接続される側に前記電力供給ケーブルとの接続状態を検出する接点端子を備え、前記支持部材の当接端縁は、前記ターミナルボックスの内面に対して前記電力供給ケーブルの着脱方向に当接することを特徴とする。
【００１３】
第５発明に係る発電電動機では、前記発電電動機の内部は、冷却媒体により冷却され、前記ターミナルボックスは、前記発電電動機の回転軸よりも上方の位置で前記発電電動機に取り付けられていることを特徴とする。
【００１４】
第６発明に係る発電電動機では、前記ターミナルボックスは、前記発電電動機の上面よりも下方の位置で前記発電電動機に取り付けられていることを特徴とする。
【００１５】
第７発明に係る発電電動機では、前記作業機械の作業機を駆動する油圧ポンプが設けられていることを特徴とする。
【００１６】
第８発明に係る作業機械は、作業機と、前記作業機との重量バランス用に内部に重量物が充填されたカウンタウェイトと、前述した発電電動機とを備え、前記発電電動機は、前記カウンタウェイトの近傍に設けられ、前記ターミナルボックスは、前記発電電動機における前記カウンタウェイト側の側面に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
第１発明によれば、発電電動機では、ターミナルボックスに収容された複数のコネクタが、発電電動機の回転軸の直行面と交わる方向に並設されているため、ターミナルボックスがコネクタの配置に伴って発電電動機の回転軸に直行する面内方向に大きくなってしまうことを防止でき、ターミナルボックスを小型化することができる。従って、ターミナルボックスが発電電動機から大きく張り出すことを防止できるので、発電電動機の配置の自由度を向上することができる。
また、ターミナルボックスを小型化することができるので、ターミナルボックスの重量を軽減することができる。従って、ターミナルボックスが設けられた発電電動機の重心位置を回転軸に近付けることができるので、発電電動機の振動および発電電動機が接続されたエンジンの振動を抑制することができる。
【００１８】
第２発明によれば、発電電動機では、ターミナルボックス内のコネクタが発電電動機の回転軸方向に並設されているため、発電電動機の回転軸の直行面内でのターミナルボックスの大きさを最小限にすることができる。また、コネクタが下向きに配置されているため、コネクタに接続された電力供給ケーブルが、ターミナルボックスから発電電動機に沿って下方に延出する。従って、発電電動機からのターミナルボックスおよび電力供給ケーブルの張り出しを抑制できるので、発電電動機の配置の自由度をより向上することができる。また、ターミナルボックスの大きさを最小限にすることができるので、ターミナルボックスをより軽量化することができ、発電電動機の軽量化を促進することができる。
【００１９】
第３発明によれば、第２コネクタを支持する支持部材は、第１コネクタと第２コネクタとの並設方向に直行する面内でケースの内面に当接する当接端縁を備えているため、当接端縁がケース内面に当接することで、並設方向に直行する面内での支持部材の位置決めを行うことができる。このため、支持部材の位置決めを介して、並設方向に直行する面内での第２コネクタの位置決めを行うことができる。従って、電力供給ケーブルを第２コネクタに接続する際に互いのずれを防止することができ、第２コネクタに電力供給ケーブルを確実に接続させることができる。
【００２０】
第４発明によれば、ターミナルボックス内の第２コネクタは、電力供給ケーブルが接続される側に電力供給ケーブルとの接続状態を検出する接点端子を備えているため、コネクタと電力供給ケーブルとの接続状態を検出することができる。ここで、支持部材の当接端縁は、ケースの内面に対して電力供給ケーブルの着脱方向に当接するため、着脱方向への支持部材の位置決めを介して、着脱方向への第２コネクタの位置決めを行うことができる。これにより、第２コネクタの接点端子を所定の位置に配置することができるので、電力供給ケーブルが第２コネクタに接続されたか否かを確実に検出することができる。
【００２１】
第５発明によれば、発電電動機の内部が冷却媒体により冷却されているため、発電電動機内の軸受やステータコイル等を冷却することができる。この際、ターミナルボックスは、発電電動機の回転軸よりも上方の位置で前記発電電動機に取り付けられているため、発電電動機の内部の冷却媒体が、発電電動機内とターミナルボックス内との連通部分からターミナルボックス内に侵入することを抑制することができる。
【００２２】
第６発明によれば、ターミナルボックスが発電電動機の上面よりも下方の位置で発電電動機に取り付けられているため、ターミナルボックスが発電電動機の上方に張り出すことを抑制できる。このため、ターミナルボックスが、発電電動機の上方に配置された機器や部材等と干渉することを防止できるので、発電電動機の配置の自由度をさらに向上することができる。
【００２３】
第７発明によれば、作業機械の作業機を駆動する油圧ポンプが発電電動機に設けられている。この場合、油圧ポンプの駆動に伴う振動が発電電動機に伝達されるが、前述したように、ターミナルボックスの軽量化に伴って発電電動機の重心を回転軸側に寄せることができるので、油圧ポンプの駆動に伴う振動を効果的に抑制することができる。
【００２４】
第８発明によれば、前記ターミナルボックスを備えることにより、発電電動機とカウンタウェイトとの干渉を防止できるとともに、前述した本発明の効果を奏する作業機械を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係るハイブリッド油圧ショベルを示す斜視図。
【図２】ハイブリッド油圧ショベルの駆動系の全体構成を示す図。
【図３】ハイブリッド油圧ショベルの旋回体内部の構成および配置を示す図。
【図４】ハイブリッド油圧ショベルに搭載された発電電動機の正面図。
【図５】発電電動機、エンジン、および油圧ポンプの側面図。
【図６】発電電動機のポンプ側ハウジングの斜視図。
【図７】ポンプ側ハウジングの部分拡大図。
【図８】図４のVIII−VIII断面図。
【図９】ターミナルボックスのケースの斜視図。
【図１０】ターミナルボックスに固定された支持プレートの平面図。
【図１１】図５のXI−XI断面図。
【図１２】ターミナルボックスを底面部側から見た図。
【図１３】図１１のXIII−XIII断面図。
【図１４】ターミナルボックスに接続されるプラグの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に記載した構成要素は、適宜組み合わせることが可能である。
〔１〕全体構成
図１には、本実施形態に係る作業機械としてのハイブリッド油圧ショベル１が示されている。このハイブリッド油圧ショベル１は、車両本体２と作業機３とを備えている。
【００２７】
車両本体２は、走行体２１と、走行体２１上に旋回可能に設けられた旋回体２２とを備えている。走行体２１は、一対の走行装置２１１を備えている。各走行装置２１１は、履帯２１２を備え、後述する油圧モータ２１３で履帯２１２を駆動することによってハイブリッド油圧ショベル１を走行させる。
【００２８】
旋回体２２は、キャブ２３、カウンタウェイト２４、およびエンジンルーム２５を備えている。カウンタウェイト２４は、作業機３との重量バランス用に設けられ、内部に重量物が充填されている。エンジンルーム２５を覆うエンジンフード２６には、格子状の開口部２６１が設けられ、外部からの冷却空気が開口部２６１を通してエンジンルーム２５内に取り込まれる。
【００２９】
作業機３は、旋回体２２の前部中央位置に取り付けられており、ブーム３１、アーム３２、バケット３３、ブームシリンダ３４、アームシリンダ３５、およびバケットシリンダ３６を備えている。ブーム３１の基端部は、旋回体２２に回転可能に連結されている。また、ブーム３１の先端部はアーム３２の基端部に回転可能に連結されている。アーム３２の先端部は、バケット３３に回転可能に連結されている。
【００３０】
ブームシリンダ３４、アームシリンダ３５、およびバケットシリンダ３６は、油圧ポンプ６から吐出された作動油によって駆動される油圧シリンダである。そして、ブームシリンダ３４はブーム３１を動作させ、アームシリンダ３５はアーム３２を動作させる。バケットシリンダ３６は、バケット３３を動作させる。
【００３１】
図２には、ハイブリッド油圧ショベル１の駆動系の全体構成が示されている。
図２において、ハイブリッド油圧ショベル１は、駆動源としてエンジン４を備えている。エンジン４の出力軸には、発電電動機５および一対の油圧ポンプ６，６が直列に連結され、それぞれエンジン４によって駆動される。
【００３２】
油圧ポンプ６から圧送された作動油は、コントロールバルブ７を介して作業機３に供給され、作業機３が油圧によって動作する。また、走行体２１は、クローラに噛合するスプロケットを駆動するための油圧モータ２１３を有しており、これらの油圧モータ２１３に対して、油圧ポンプ６からの作動油がコントロールバルブ７を介して供給される。
【００３３】
一方、発電電動機５には、ターミナルボックス８を介して電力供給ケーブルとしてのパワーケーブル９が接続されており、パワーケーブル９を介して発電電動機５とインバータ１０とが接続されている。インバータ１０には別のパワーケーブル９の一端が接続されており、パワーケーブル９の他端が、旋回体２２を駆動するための旋回電動モータ１１に接続されている。また、インバータ１０には蓄電用のキャパシタ１２が接続されており、発電電動機５で発電された電力は、インバータ１０を通して旋回電動モータ１１に供給されたり、キャパシタ１２に蓄電されたりする。旋回電動モータ１１は、遊星歯車機構等を有した減速機１１Ａを介して、下部走行体の上部に旋回自在に設置された旋回体２２を駆動する。また、旋回動作中の旋回体２２の減速時は、回生により旋回電動モータ１１で発電が行われ、この電力がキャパシタに蓄電される。キャパシタ１２に充電された電力は、昇圧器１０Ａで昇圧されるとともに、旋回操作時にキャパシタ１２からインバータ１０を通して旋回電動モータ１１に供給されたり、エンジン４の駆動をアシストするために発電電動機５に供給されたりする。
【００３４】
図３には、旋回体２２内部の構成および配置が示されている。
図３において、インバータ１０およびキャパシタ１２は、旋回体２２の車両前方側に設けられている。また、旋回電動モータ１１は、旋回体２２の中央部に設けられている。旋回体２２の車両後方側には、エンジンルーム２５が設けられ、エンジンルーム２５のさらに後方にカウンタウェイト２４が設けられている。エンジンルーム２５内には、エンジン４、発電電動機５、および油圧ポンプ６が、それぞれカウンタウェイト２４に沿って並設されている。なお、エンジン４、発電電動機５、および油圧ポンプ６は、旋回体２２等の車両の限られた空間内への配置が求められることや、動力伝達効率の観点から、それぞれの回転軸が一直線上となるように配置されることが好ましい。
【００３５】
図４に示すように、発電電動機５のハウジング５１の外側面には、ターミナルボックス８が設けられている。具体的に、ターミナルボックス８は、ハウジング５１におけるカウンタウェイト２４側の位置であって、発電電動機５の回転軸とハウジング５１の上面５１Ａとの間の位置で、ハウジング５１に固定されている。このターミナルボックス８は、発電電動機５のハウジング５１とは別体で形成され、ハウジング５１に着脱自在に取り付けられている。
【００３６】
図４および図５に示すように、ターミナルボックス８の上方には、マフラ１３が配置されている。マフラ１３は、発電電動機５の上部にブラケット１３Ａを介して固定されている。このように、ターミナルボックス８は、周囲をカウンタウェイト２４やマフラ１３に囲まれている。このターミナルボックス８の底面部８１３には、パワーケーブル９用の挿抜開口８１３Ａ（図９および図１１参照）が設けられ、パワーケーブル９の一端側が、ターミナルボックス８に下方から着脱自在に接続できるようになっている。パワーケーブル９の他端側は、ターミナルボックス８から下方に延設されてエンジン４の下方を通りインバータ１０に接続される。
【００３７】
ここで、旋回体２２におけるエンジン４下方の床部分には、開閉式のアンダーカバーが設けられ、アンダーカバーを開ければ、オペレータや整備者が、上半身をエンジンルーム２５内にもぐり込ませることができるようになっている。このため、エンジンルーム２５内の機器の整備時には、ターミナルボックス８へのパワーケーブル９の接続または取外しを、ターミナルボックス８の下方側から容易に行うことができる。
【００３８】
〔２〕発電電動機の構成
発電電動機５は、３相ＳＲ（Switched Reluctance）モータであり、図５に示すように、分割式のハウジング５１を備えている。ハウジング５１は、エンジン４に固定されてフライホイール４Ａを収容するエンジン側ハウジング５２と、エンジン側ハウジング５２に固定されるポンプ側ハウジング５３とを備えている。
【００３９】
ポンプ側ハウジング５３の油圧ポンプ６側は円形状に開口している。この開口は、ロータ５６を回転自在に支持する円板状の支持部材５４（図６参照）で覆われる。支持部材５４により開口を塞ぐことでロータ５６がステータ５５内に収容され、これと同時にロータ５６の回転中心に設けられた軸部材の一端が、エンジン４の出力軸または出力軸に連結する部材と例えばスプライン結合により接続される。また、そのような軸部材の他端は支持部材５４の中心孔に対応して設けられており、中心孔を通して油圧ポンプ６の入力軸とスプライン結合等される。
【００４０】
ハウジング５１の下方部には油溜部５７が設けられ、この油溜部５７に冷却媒体としての冷却油が溜められている。油溜部５７の冷却油は、外部の配管を通して図示しないフィルタ、ポンプを経由してオイルクーラ５７Ａ（図４および図６参照）に回され、オイルクーラ５７Ａからポンプ側ハウジング５３の上部に戻される。ポンプ側ハウジング５３の上部からハウジング５１内部に戻された冷却油は、エンジン４の出力軸、ロータ５６、および油圧ポンプ６間のスプライン結合部分や、ロータ５６の軸受部分を潤滑しながら、遠心力により回転軸中心側から径方向外側に向かって流れていく。そして、冷却油は、それぞれ回転するロータ５６やフライホイール４Ａによって撥ね散らされて霧状となり、ステータ５５に設けられたステータコイル５５１を冷却する。その後の冷却油は、冷却部分から油溜部５７に滴下する。
【００４１】
図６および図７には、ポンプ側ハウジング５３が示されている。
図６および図７において、ポンプ側ハウジング５３におけるターミナルボックス８の固定位置には、ターミナルボックス８を固定するための固定部５３１が設けられている。この固定部５３１には、ターミナルボックス８の固定用のボルト孔５３２と、ステータコイル５５１からの導電線１４を挿通するためのケーブル挿通孔５３３（図７参照）と、ケーブル挿通孔５３３からターミナルボックス８内に侵入した油を発電電動機５内に戻す連通孔としての油戻し孔５３４とが設けられている。
【００４２】
ここで、発電電動機５には、ステータコイル５５１の温度を検出する温度センサや、発電電動機５のロータ５６の回転数を検出する回転数センサ等のセンサが設けられている。これらセンサからの複数の信号ライン１５は、ステータコイル５５１からの導電線１４とともに、ケーブル挿通孔５３３からターミナルボックス８内に引き込まれている。
【００４３】
図７に示すように、ケーブル挿通孔５３３には、閉塞部材としてのグロメット５８が嵌め込まれている。このグロメット５８は、第１部材５８１と第２部材５８２とに分割形成されている。第１部材５８１および第２部材５８２には、それぞれの端縁に鍔部５８３，５８４が設けられている。また、第２部材５８２における第１部材５８１との当接面５８５には、導電線１４や信号ライン１５を挿通するための３つの挿通溝５８６が形成されている。そして、グロメット５８は、ポンプ側ハウジング５３のケーブル挿通孔５３３にはめ込まれて、ケーブル挿通孔５３３における導電線１４および信号ライン１５以外の部分を塞いだ状態で、表面を押え部材５９で押えられている。押え部材５９には、導電線１４および信号ライン１５を挿通するためのケーブル挿通孔５９１と、ポンプ側ハウジング５３の油戻し孔５３４に対応する位置が切り欠かれた切欠部５９２とが設けられている。この状態で、ターミナルボックス８が、ポンプ側ハウジング５３の固定部５３１に固定されている。
【００４４】
〔３〕ターミナルボックスの構成
図８に示すように、ターミナルボックス８は、筐体部８Ａと、筐体部８Ａの内部空間に収容され、ステータ５５からの導電線１４が接続されたコネクタとしてのソケット８３Ａ，８３Ｂと、一方のソケット８３Ｂを支持する支持部材としての支持プレート８４とを備え、第１コネクタとしてのソケット８３Ａと第２コネクタとしてのソケット８３Ｂとを発電電動機５の回転軸方向に二段重ねで収容している。
【００４５】
筐体部８Ａは、内部空間を有するケース８１と、ケース８１の内部空間を塞ぐ蓋部材８２とを備えている。ケース８１および蓋部材８２は、それぞれ発電電動機５のハウジング５１とは異なる材質の材料で構成されている。具体的には、ハウジング５１が鋳鉄で構成されているのに対し、ケース８１は、耐食材料としてのアルミニウムで構成されている。一方、蓋部材８２は、鋼材の表面に亜鉛メッキを施したもので構成されている。ケース８１と蓋部材８２との隙間は、シール部材としてのＯリング８０によりシールされている。
【００４６】
図９に示すように、ケース８１は、側面視で略五角形状に形成されている。このケース８１は、ポンプ側ハウジング５３に固定される固定面部８１１と、ターミナルボックス８がポンプ側ハウジング５３に固定された状態でそれぞれ上下に対向する上面部８１２および底面部８１３と、固定面部８１１、上面部８１２、および底面部８１３のそれぞれに直交する側面部８１４と、内部空間を挟んで側面部８１４の反対側に設けられた開口部８１５とを備えている。
【００４７】
固定面部８１１は、ターミナルボックス８がポンプ側ハウジング５３に固定された状態で、底面部８１３が略水平となるように、底面部８１３に対して傾斜して設けられている。この固定面部８１１には、ポンプ側ハウジング５３のケーブル挿通孔５３３と連通し、導電線１４および信号ライン１５を挿通するためのケーブル挿通孔８１１Ａが形成されている。このケーブル挿通孔８１１Ａと発電電動機５のケーブル挿通孔５３３とにより、ターミナルボックス８の内部空間が、発電電動機５のハウジング５１内に直接接続される。また、固定面部８１１におけるケーブル挿通孔８１１Ａの周囲には、フランジ８１１Ｂが形成されている。フランジ８１１Ｂには、ターミナルボックス８をポンプ側ハウジング５３に固定するためのボルト孔８１１Ｃが形成されている。
【００４８】
底面部８１３には、パワーケーブル９用の２つの挿抜開口８１３Ａが、ソケット８３Ａ，８３Ｂの位置に対応して設けられている。具体的に、挿抜開口８１３Ａは、ターミナルボックス８がポンプ側ハウジング５３に固定された状態で、発電電動機５の回転軸方向に並設されている。また、底面部８１３の内面には、当該内面から突出して形成され、支持プレート８４の先端が当接する凸部８１３Ｂが設けられている。
【００４９】
側面部８１４は、ターミナルボックス８がポンプ側ハウジング５３に固定された際に、エンジン４側に位置する。この側面部８１４の内面には、ソケット８３Ａが固定されるソケット固定部８１４Ａと、支持プレート８４が固定されるプレート固定部８１４Ｂと、導電線１４の保持ブラケット８５（図１１参照）が固定される導電線保持部８１４Ｃと、信号ライン１５の保持ブラケット８６（図１１参照）が固定される信号ライン保持部８１４Ｄとが設けられている。
【００５０】
ソケット固定部８１４Ａは、側面部８１４のプレート固定部８１４Ｂよりも底面部８１３側の位置に設けられ、側面部８１４の内面から一段上がった形状とされている。このソケット固定部８１４Ａには、ソケット８３Ａを固定するためのボルト孔８１４Ｅが形成されている。
プレート固定部８１４Ｂは、ソケット固定部８１４Ａを挟んで底面部８１３の反対側に設けられ、側面部８１４の内面からの高さがソケット固定部８１４Ａの高さよりも高い円柱状に形成されている。
【００５１】
導電線保持部８１４Ｃは、プレート固定部８１４Ｂよりも上面部８１２側の位置であって、プレート固定部８１４Ｂよりも固定面部８１１側の位置に設けられ、側面部８１４の内面からの高さがプレート固定部８１４Ｂの高さよりも低い楕円柱状に形成されている。
信号ライン保持部８１４Ｄは、側面部８１４に複数設けられ、その一部が図９に示されている。これら信号ライン保持部８１４Ｄは、ソケット固定部８１４Ａ、プレート固定部８１４Ｂ、および導電線保持部８１４Ｃを上面部８１２側から囲む位置に配置されている。
【００５２】
開口部８１５は、ターミナルボックス８がポンプ側ハウジング５３に固定された際に、油圧ポンプ６側に開口する。この開口部８１５の周囲には、Ｏリング８０用のＯリング溝８１６が設けられている。
【００５３】
図１０に示すように、支持プレート８４は、幅狭部８４１および幅広部８４２を備え、幅狭部８４１側の幅寸法が幅広部８４２側の幅寸法よりも小さく形成されている。幅狭部８４１には、ソケット８３Ｂを固定するためのボルト孔８４１Ａが幅方向の両側に形成されている。また、幅狭部８４１の先端には、ケース８１の凸部８１３Ｂに当接する当接端縁８４１Ｂが設けられている。一方、幅広部８４２には、支持プレート８４をケース８１のプレート固定部８１４Ｂに固定するためのボルト孔８４２Ａが幅方向の両側に形成されている。
【００５４】
図８および図１１に示すように、ソケット８３Ａ，８３Ｂは、金属製のＬ字状のブラケット８３１と、ブラケット８３１に固定された樹脂製のレセプタクル８３２とを備え、ブラケット８３１のボルト孔に挿通されるボルトによりケース８１に固定される。レセプタクル８３２では、ブラケット８３１との固定部分を境にして一方側には、ステータ５５からの導電線１４が接続された端子８３３が設けられ、他方側には、パワーケーブル９の後述するプラグ９０が嵌合される３つのホルダ８３４が設けられている。ホルダ８３４内には、金属製で導電性を有した筒状のソケットコンタクト８３５が埋設されている。ソケット８３Ａ，８３Ｂは、このソケットコンタクト８３５が下向きになるように、ターミナルボックス８内に配置されている。
【００５５】
図１２に示すように、ソケット８３Ａ，８３Ｂには、ターミナルボックス８とパワーケーブル９との接続状態を検出するためのインターロックスイッチの一部を構成する接点端子８３６が設けられている。接点端子８３６は、弾性を有する板バネ状の金属部材で構成され、ブラケット８３１に固定された樹脂製の支持部材８３７に設けられるとともに、信号ライン１５Ａを介してインバータ１０に電気的に接続されている。ソケット８３Ａ，８３Ｂおよびプラグ９０が正常に嵌合している状態では、プラグ９０の後述する接点導体９７１（図１４参照）が各接点端子８３６の両方に機械的に接触し、接点端子８３６同士を電気的に導通させる。また、この状態では、各接点端子８３６が接点導体９７１で押圧されて弾性変形しており、その弾発力にて互いの接触状態が良好に維持されるようになっている。
【００５６】
このようなソケット８３Ａ，８３Ｂをターミナルボックス８内に二段重ねに配置する際は、一方のソケット８３Ａをケース８１のソケット固定部８１４Ａにボルト固定した後、プレート固定部８１４Ｂに支持プレート８４をボルト固定する。そして、固定された支持プレート８４上に他方のソケット８３Ｂをボルト固定することで、一対のソケット８３Ａ，８３Ｂが支持プレート８４を挟んで二段重ねに配置される。
【００５７】
ところで、インバータ１０の検出手段からは、嵌合状態検出のための検出パルスが信号ライン１５Ａを通して出力されており、この検出パルスが、接点端子８３６、接点導体９７１（図１４参照）を通り、信号ライン１５Ａを通してインバータ１０に戻る。戻った検出パルスがインバータ１０内に設けられたパルス波形検出用の検出手段で検出されることにより、ソケット８３Ａ，８３Ｂとプラグ９０とが正常に嵌合していると判断される。
【００５８】
ここで、例えば、ソケット８３Ｂが、上面部８１２側に引っ込んで固定されていたり、挿抜開口８１３Ａの軸方向に対して斜めに固定されていたりした場合、ソケット８３Ｂの接点端子８３６とプラグ９０の接点導体９７１との間、およびソケットコンタクト８３５とプラグ９０の後述するピンコンタクト９５との間で接触不良が生じるおそれがある。この場合、接点導体９７１が各接点端子８３６に適切に接触しないため、インバータ１０に検出パルスが戻ることがなく、検出手段で検出されることがない。このため、ソケット８３Ａ，８３Ｂとプラグ９０との嵌合が不完全であるか、または完全に外れていると判断され、ハイブリッド油圧ショベル１を停止させる等のフェールセーフ上の処理が行われてしまうことになる。従って、このような誤検出を防ぐために、ターミナルボックス８内でのソケット８３Ａ，８３Ｂの位置決め、特に、支持プレート８４を介してケース８１に固定されるソケット８３Ｂの位置決めが重要となる。
【００５９】
このため、支持プレート８４上のソケット８３Ｂは、ケース８１内での支持プレート８４の位置決めを行った上で、支持プレート８４に固定される。具体的に、支持プレート８４は、図１３に示すように、側面部８１４のプレート固定部８１４Ｂに固定されるとともに、当接端縁８４１Ｂが、底面部８１３に設けられた凸部８１３Ｂにパワーケーブル９の着脱方向に沿って当接することで、図の上下方向および紙面直交方向の位置決めがなされる。すなわち、ケース８１のソケット固定部８１４Ａに設けられたボルト孔８１４Ｅと、支持プレート８４の当接端縁８４１Ｂ側に設けられたボルト孔８４１Ａとは、それぞれ挿抜開口８１３Ａからの距離が同じとなるように位置することになり、これらボルト孔８１４Ｅ，８４１Ａに固定されたソケットの位置が揃うことになる。このようにターミナルボックス８内で位置決めされた支持プレート８４にソケット８３Ｂが固定されることで、ターミナルボックス８内でのソケット８３Ｂの位置決めが正確に行われる。
【００６０】
〔４〕パワーケーブルのプラグの構成
図１４に示すように、プラグ９０は、パワーケーブル９の３本のケーブルが挿通される導電性を有したプラグハウジング９１と、プラグハウジング９１の前面側（ケーブル挿入側とは反対側）の開口部分を覆う金属製のプレート９２とを備えている。
【００６１】
プラグハウジング９１は、プラグ９０をターミナルボックス８のソケット８３Ａ，８３Ｂに嵌合した際にターミナルボックス８のケース８１外面に当接する当接部９１１と、この当接部９１１から突出して形成され、ターミナルボックス８の挿抜開口８１３Ａに挿入される凸部９１２とを備えている。
当接部９１１には、凸部９１２の周囲を囲むようにシールリング９３が設けられ、プラグ９０がターミナルボックス８のソケット８３Ａ，８３Ｂに嵌合した際は、当接部９１１とターミナルボックス８のケース８１の外面との間が、シールリング９３によりシールされる。
【００６２】
プラグハウジング９１内には、ケーブル毎に設けられたホルダ９４が配置され、ホルダ９４にケーブルが挿入される。ホルダ９４内に挿入されるケーブルの先端には導電性を有したピンコンタクト９５が取り付けられ、ホルダ９４に設けられた丸孔から突設されている。
【００６３】
プレート９２は、複数のスクリュウ９２１によってプラグハウジング９１に固定される。プレート９２は、その表裏両面、四周の端面、スクリュウ９２１用挿通孔の内周面、およびホルダ９４挿通用の開口孔の内面の全域が絶縁コーティングで覆われている。絶縁コーティングとしては、耐熱性、耐摩耗性、撥水性を考慮し、例えば、フッ素系の塗料が用いられる。この絶縁コーティングによりプレート９２は、電気的に接地されたプラグハウジング９１に対して絶縁されることになる。
【００６４】
プレート９２の表面には、ガラエポ（ガラスーエポキシの複合材料）にて形成された絶縁プレート９６を介して導電ターミナル９７が固定されている。絶縁プレート９６および導電ターミナル９７のプレート９２への固定は、前記のスクリュウ９２１によって行われる。導電ターミナル９７の材質は導電性を有していればよく、特に限定されるものではないが、本実施形態では黄銅である。
【００６５】
導電ターミナル９７には、ソケット８３Ａ，８３Ｂへの嵌合方向に向けて折り返された四角片状の接点導体９７１が一体に設けられている。この接点導体９７１は前述したように、ソケット８３Ａ，８３Ｂにプラグ９０が嵌合された場合に、ソケット８３Ａ，８３Ｂの各接点端子８３６に接触する部分である。
【００６６】
導電ターミナル９７は、接点導体９７１での接点端子８３６との接触領域を除き、プレート９２と同様に絶縁コーティングされている。従って、プレート９２と導電ターミナル９７とは、その間の絶縁プレート９６によって絶縁されているのみならず、それぞれが絶縁コーティングされていることでも確実に絶縁され、ひいては導電ターミナル９７とプラグハウジング９１との間が確実に絶縁される。
【００６７】
このようなプラグ９０において、プラグハウジング９１の当接部９１１には、プラグ９０をターミナルボックス８に固定するためのボルト孔９１３が設けられている。プラグ９０は、このボルト孔９１３に挿通されたボルト９１４により、ターミナルボックス８のケース８１に固定される。この際、ボルト９１４のねじ部には、ゴムや樹脂等で構成されたリング状のボルト抜け止め部材９１５が嵌め込まれ、このボルト抜け止め部材９１５により、プラグ９０からのボルト９１４の抜け落ちが防止される。
【００６８】
〔５〕実施形態の作用および効果
以上のような構成のハイブリッド油圧ショベル１では、大型かつ大容量の発電電動機５が使用されるため、例えば、乗用車の場合と比べて、ステータ５５の重量が非常に重くなる。しかしながら、ターミナルボックス８のケース８１が、発電電動機５のポンプ側ハウジング５３に着脱自在に設けられているため、ポンプ側ハウジング５３からターミナルボックス８を外した状態で、発電電動機５のポンプ側ハウジング５３内にステータ５５を収容しつつ、ステータコイル５５１の導電線１４をケーブル挿通孔５３３から容易に引き出すことができる。そして、導電線を一旦引き出してしまえば、後は引き出した導電線を容易にターミナルボックス内に引き込むことができるので、十分な組立性を確保することができる。
【００６９】
また、ターミナルボックス８が発電電動機５のハウジング５１よりも軽量の材質で構成されているため、発電電動機５の重心を回転軸側に寄せることができ、発電電動機５および発電電動機５に直結されたエンジン４の振動を抑制することができる。
【００７０】
また、ターミナルボックス８では、複数のソケット８３Ａ，８３Ｂが発電電動機５の回転軸方向に並設されているため、発電電動機５の回転軸に直交する面内でのターミナルボックス８の大きさを小さくすることができる。このため、ターミナルボックス８が、発電電動機５から大きく張り出してしまうことを防止でき、ターミナルボックス８の配置の自由度を確保することができる。
【００７１】
ところで、例えば、エンジンフード２６の開口部２６１や発電電動機５のハウジング５１内から、ターミナルボックス８内に水分を含んだ空気や水滴が入り込むと、ソケット８３Ａ，８３Ｂの端子８３３やソケットコンタクト８３５、パワーケーブル９のプラグ９０におけるピンコンタクト９５等に水滴が付着して、発電電動機５とインバータ１０との間の電力供給ラインが短絡または地絡する可能性がある。また、水分がソケット８３Ａ，８３Ｂの接点端子８３６やプラグ９０の接点導体９７１に付着すると、信号ライン１５Ａが短絡または地絡して、誤検出する可能性がある。さらに、ケース８１や蓋部材８２に水分が付着すると、これらに錆が発生し、錆による短絡や地絡が発生する可能性がある。
【００７２】
これに対して、ターミナルボックス８では、パワーケーブル９用の挿抜開口８１３Ａがターミナルボックス８の底面部８１３に設けられているため、例えば、エンジンフード２６の開口部２６１から水や砂塵がエンジンルーム２５内に入り込んだ場合でも、上方から落ちてくる水滴がターミナルボックス８に入り込もうとすることを防ぐことができる。従って、電力供給ラインや信号ライン１５，１５Ａが短絡または地絡することを防止できる。
【００７３】
また、ターミナルボックス８のケース８１がアルミニウムで構成されるとともに、蓋部材８２の表面に亜鉛メッキが施されているため、ターミナルボックス８での錆の発生を抑制することができる。従って、錆による短絡や地絡の発生を防止することができるとともに、ケースの腐食を防止することができる。
【００７４】
さらに、ターミナルボックス８は、ケース８１が発電電動機５の外面に設けられた状態で、ソケット８３Ａ，８３Ｂが下向きに配置され、ターミナルボックス８の下方からパワーケーブル９の一端を挿抜開口８１３Ａに差し込んでソケット８３Ａ，８３Ｂに接続できるように構成されている。このため、ターミナルボックス８に接続されたパワーケーブル９が、ターミナルボックス８から発電電動機５に沿って下方に延出し、ターミナルボックス８の上方や側方に張り出すことがない。従って、例えば、マフラ１３やカウンタウェイト２４がターミナルボックス８の近傍に配置されている場合でも、パワーケーブル９が、マフラ１３やカウンタウェイト２４と干渉することを防止できる。また、パワーケーブル９は、ターミナルボックス８を挟んでマフラ１３の反対側に位置することになるため、パワーケーブル９がマフラ１３の熱の影響を受けにくくなり、熱によるパワーケーブル９の劣化を防止することができる。
【００７５】
また、図１１に示すように、ターミナルボックス８の内部空間は、ケース８１のケーブル挿通孔８１１Ａとポンプ側ハウジング５３のケーブル挿通孔５３３とによりハウジング５１内と連通している。このため、ハウジング５１内部で撥ね散らされて霧状になった冷却油がターミナルボックス８内に入り込むことがないよう、ポンプ側ハウジング５３のケーブル挿通孔５３３が、グロメット５８によって塞がれている。この際、グロメット５８の鍔部５８３，５８４は、ケーブル挿通孔５３３の縁に係止されるため、グロメット５８がポンプ側ハウジング５３のケーブル挿通孔５３３内に落ち込むことが防止される。
【００７６】
このグロメット５８により、ハウジング５１内は、ターミナルボックス８側に冷却油や水分が漏れないよう密閉されているが、霧状となった一部の冷却油や水分が、ケーブル挿通孔５３３，８１１Ａからターミナルボックス８に侵入することがある。このため、ポンプ側ハウジング５３に、ターミナルボックス８内に侵入した油や水分を発電電動機５内に戻す油戻し孔５３４を設けている。
【００７７】
また、ターミナルボックス８の底面部８１３の内面は、発電電動機５のポンプ側ハウジング５３側に向かって、水平方向に対して所定角度αだけ下方に傾斜している。このような構成とすることで、ターミナルボックス８内に入り込んで底面部８１３に溜まった冷却油が、底面部８１３をポンプ側ハウジング５３に向けて流れ、矢印Ａで示すように、ターミナルボックス８の油戻し孔をも兼ねるケーブル挿通孔８１１Ａおよびポンプ側ハウジング５３の油戻し孔５３４を通りハウジング５１内に戻るようになる。従って、ターミナルボックス８内に侵入した油を滞留させることなく、ハウジング５１内に戻すことができる。
【００７８】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、ターミナルボックス８のケース８１はアルミニウムで構成され、蓋部材８２は鋼材の表面に亜鉛メッキを施したもので構成されていたが、ターミナルボックス８の筐体部８Ａの材質としてはこれに限られず、例えば、ケース８１や蓋部材８２を樹脂で構成したり、蓋部材８２を含め筐体部８Ａ全体をアルミニウムで構成してもよい。
【００７９】
また、筐体部８Ａをハウジング５１と同一の材料で構成してもよい。例として、ターミナルボックス８の筐体部８Ａと発電電動機５のハウジング５１とを、それぞれアルミニウム鋳物で別体に形成し、筐体部８Ａをハウジング５１に着脱自在に取り付けることが考えられる。この場合、発電電動機５のハウジング５１がアルミニウムで構成されるため、発電電動機５の放熱性をより高めることができる。
【００８０】
また、ターミナルボックス８の筐体部８Ａは、耐食材料または表面に耐食処理が施された材料で構成されることが好ましく、例えば、ケース８１や蓋部材８２をチタンを用いて構成してもよい。
【００８１】
前記実施形態では、ターミナルボックス８のケーブル挿通孔８１１Ａが油戻し孔を兼ねていたが、ケース８１にもケーブル挿通孔８１１Ａとは別に油戻し孔を設け、この油戻し孔とポンプ側ハウジング５３の油戻し孔５３４とにより、ターミナルボックス８内に入り込んだ冷却油をハウジング５１内に戻すように構成してもよい。
【００８２】
前記実施形態では、ターミナルボックス８のケース８１が発電電動機５の外面に設けられた状態で、ソケット８３Ａ，８３Ｂは、発電電動機５の回転軸方向に並設されていたが、ソケット８３Ａ，８３Ｂの並設方向としてはこれに限られない。ソケット８３Ａ，８３Ｂは、発電電動機５の回転軸に直交する直交面と交わる方向に並設されていればよく、例えば、当該直交面に斜めに交わる方向にソケット８３Ａ，８３Ｂを並設してもよい。
【００８３】
前記実施形態では、ソケット８３Ｂを支持する支持部材として支持プレート８４を用いたが、支持部材の形状としてはこれに限られない。この支持部材は、ソケット８３Ｂを支持するとともに、ソケット８３Ｂの位置決めができればよく、支持部材に板状以外の形状の部材を用いてもよい。
【００８４】
前記実施形態では、発電電動機５のケーブル挿通孔５３３にグロメット５８が嵌め込まれていたが、例えば、ターミナルボックス８のケーブル挿通孔８１１Ａにグロメット５８を嵌め込むようにしたり、ケーブル挿通孔５３３およびケーブル挿通孔８１１Ａのそれぞれにグロメット５８を嵌め込むようにしてもよい。また、グロメット５８は必須ではなく、グロメット５８を設けない構成としてもよい。
【００８５】
前記実施形態では、マフラ１３が発電電動機５に固定されていたが、マフラ１３の配置としてはこれに限られず、例えば、旋回体２２に設けてもよい。
前記実施形態では、エンジン４および発電電動機５は、それぞれの回転軸がスプライン結合等により結合されていたが、互いの出力軸の接続方法としてはこれに限られず、例えば、エンジン４の出力軸をいわゆるＰＴＯ（Power Take Off）を介して発電電動機５に接続してもよい。
前記実施形態では、発電電動機５にＳＲモータが用いられていたが、発電電動機５としてはこれに限られず、例えば、ＰＭ（Permanent Magnet)モータ等の他の発電電動機に本発明を適用してもよい。
【００８６】
前記実施形態では、本発明をハイブリッド油圧ショベル１に適用した場合を説明したが、ホイルローダブルドーザ、ダンプトラック等の他の作業機械に適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、ハイブリッド油圧ショベル以外の土木機械、農業機械、走行車両、運搬車両等の作業機械にも利用できる。
【符号の説明】
【００８８】
１…ハイブリッド油圧ショベル（作業機械）、３…作業機、４…エンジン、５…発電電動機、６…油圧ポンプ、８…ターミナルボックス、９…パワーケーブル（電力供給ケーブル）、２４…カウンタウェイト、８３Ａ…ソケット（コネクタ、第１コネクタ）、８３Ｂ…ソケット（コネクタ、第２コネクタ）、８４…支持プレート（支持部材）、８４１Ｂ…当接端縁、８３６…接点端子。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機械に搭載されたエンジンの出力軸に接続された発電電動機であって、
前記発電電動機に外部の電力供給ケーブルを接続するための複数のコネクタを収容したターミナルボックスを備え、
前記ターミナルボックスが前記発電電動機に設けられた状態で、前記複数のコネクタは、前記発電電動機の回転軸に直交する直行面と交わる方向に並設されている
ことを特徴とする発電電動機。
【請求項２】
請求項１に記載の発電電動機において、
前記ターミナルボックスが前記発電電動機に設けられた状態で、前記複数のコネクタは、前記発電電動機の回転軸方向に並設され、かつ下向きに配置されている
ことを特徴とする発電電動機。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の発電電動機において、
前記複数のコネクタは、前記ターミナルボックスの側面部に固定された第１コネクタと、前記第１コネクタを挟んで前記側面部の反対側に配置され、前記側面部に支持部材を介して固定された第２コネクタとを備え、
前記支持部材は、前記第１コネクタと前記第２コネクタとの並設方向に直行する面内で前記ターミナルボックスの内面に当接する当接端縁を備えている
ことを特徴とする発電電動機。
【請求項４】
請求項３に記載の発電電動機において、
前記第２コネクタは、前記電力供給ケーブルが接続される側に前記電力供給ケーブルとの接続状態を検出する接点端子を備え、
前記支持部材の当接端縁は、前記ターミナルボックスの内面に対して前記電力供給ケーブルの着脱方向に当接する
ことを特徴とする発電電動機。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の発電電動機において、
前記発電電動機の内部は、冷却媒体により冷却され、
前記ターミナルボックスは、前記発電電動機の回転軸よりも上方の位置で前記発電電動機に取り付けられている
ことを特徴とする発電電動機。
【請求項６】
請求項５に記載の発電電動機において、
前記ターミナルボックスは、前記発電電動機の上面よりも下方の位置で前記発電電動機に取り付けられている
ことを特徴とする発電電動機。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の発電電動機において、
前記作業機械の作業機を駆動する油圧ポンプが設けられている
ことを特徴とする発電電動機。
【請求項８】
作業機と、
前記作業機との重量バランス用に内部に重量物が充填されたカウンタウェイトと、
請求項１から請求項７のいずれかに記載の発電電動機とを備え、
前記発電電動機は、前記カウンタウェイトの近傍に設けられ、
前記ターミナルボックスは、前記発電電動機における前記カウンタウェイト側の側面に設けられている
ことを特徴とする作業機械。
【請求項１】
作業機械に搭載されたエンジンの出力軸に接続された発電電動機であって、
前記発電電動機に外部の電力供給ケーブルを接続するための複数のコネクタを収容したターミナルボックスを備え、
前記ターミナルボックスが前記発電電動機に設けられた状態で、前記複数のコネクタは、前記発電電動機の回転軸に直交する直行面と交わる方向に並設されている
ことを特徴とする発電電動機。
【請求項２】
請求項１に記載の発電電動機において、
前記ターミナルボックスが前記発電電動機に設けられた状態で、前記複数のコネクタは、前記発電電動機の回転軸方向に並設され、かつ下向きに配置されている
ことを特徴とする発電電動機。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の発電電動機において、
前記複数のコネクタは、前記ターミナルボックスの側面部に固定された第１コネクタと、前記第１コネクタを挟んで前記側面部の反対側に配置され、前記側面部に支持部材を介して固定された第２コネクタとを備え、
前記支持部材は、前記第１コネクタと前記第２コネクタとの並設方向に直行する面内で前記ターミナルボックスの内面に当接する当接端縁を備えている
ことを特徴とする発電電動機。
【請求項４】
請求項３に記載の発電電動機において、
前記第２コネクタは、前記電力供給ケーブルが接続される側に前記電力供給ケーブルとの接続状態を検出する接点端子を備え、
前記支持部材の当接端縁は、前記ターミナルボックスの内面に対して前記電力供給ケーブルの着脱方向に当接する
ことを特徴とする発電電動機。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の発電電動機において、
前記発電電動機の内部は、冷却媒体により冷却され、
前記ターミナルボックスは、前記発電電動機の回転軸よりも上方の位置で前記発電電動機に取り付けられている
ことを特徴とする発電電動機。
【請求項６】
請求項５に記載の発電電動機において、
前記ターミナルボックスは、前記発電電動機の上面よりも下方の位置で前記発電電動機に取り付けられている
ことを特徴とする発電電動機。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の発電電動機において、
前記作業機械の作業機を駆動する油圧ポンプが設けられている
ことを特徴とする発電電動機。
【請求項８】
作業機と、
前記作業機との重量バランス用に内部に重量物が充填されたカウンタウェイトと、
請求項１から請求項７のいずれかに記載の発電電動機とを備え、
前記発電電動機は、前記カウンタウェイトの近傍に設けられ、
前記ターミナルボックスは、前記発電電動機における前記カウンタウェイト側の側面に設けられている
ことを特徴とする作業機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−２１３２８０（Ｐ２０１２−２１３２８０Ａ）
【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２０１１−７７６９９（Ｐ２０１１−７７６９９）
【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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