CN101806075B - 建筑机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种建筑机械，该建筑机械包括有变换器/转换器，其作为一种混合单元由本体和封盖本体的外壳组成并布置在发动机室内。每个都设有风扇的进气口和排气口形成在外壳上以构造成内部空气冷却装置，用于将发动机室外部存在的空气导入到外壳内，使空气可以流过外壳的内部并随后将空气从排气口排出。用于向液压泵和发电电动机分配发动机动力的动力分配器被布置在上旋转体后部的发动机的右侧和左侧中的一个上。此外，电能存储装置和变换器/转换器在右侧和左侧平行地布置在驾驶室后面以及发动机前面，并且限定发动机室的分隔壁通过电能存储装置、变换器/转换器以及动力分配器的外壳构造成形。

Description

建筑机械

本申请为申请号200610131855.3，申请日2006年10月12日，发明名称为“建筑机械”的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种既采用发动机动力又采用电能的建筑机械。

背景技术

图7所示的挖掘机被构造成使得上旋转体2被安装在履带式下移动体1上以绕纵坐标的轴线旋转并且装有转臂油缸6、用于使转臂3致动的动臂油缸7和铲斗油缸8、转臂4以及铲斗5的挖掘装置9分别连接在上旋转体2的前部。

驾驶室10被安装在上旋转体2的前左侧并且配重11被安装在上旋转体2的后端部。

分隔壁12在横向上安装在驾驶室10的后面。发动机室13形成在分隔壁12和配重11之间并且作为动力源的发动机14安装在发动机室13内(参见日本专利No.3649147)。

图8是在所述挖掘机被构造成混合型的情况下驱动***和控制***的结构图。

变量式液压泵16和以一体单元形式执行发电机功能和电动机功能的发电电动机17通过动力分配器(PTO视情况而定)15平行连接在发动机14上并且由发动机14同时驱动。

在图7中所示的转臂、动臂以及铲斗油缸6-8，与用于移动的液压执行机构例如右和左液压马达一样通过控制阀(为每个执行机构设置，但在此示为多个控制阀的组件)18连接在液压泵16上并利用从液压泵16供给的压力油被驱动。

电能存储装置20例如蓄电池通过变换器/转换器19连接在发电电动机17上。

变换器/转换器19不仅执行发电电动机17的发电机功能和电动机功能的一个到另一个的转换而且根据从控制器21发出的指令控制电动机所产生的动力或电流或转矩并且根据发电电动机17上的发电机输出的余量和不足控制电能存储装置20的充电和放电。

控制器21根据电能存储装置20的充电量和发电电动机17的转数输出发动机速度指令、用于液压泵16的泵量指令以及用于发电电动机17的转矩指令。

在这种构造中，当所需的液压泵16动力较大时，发电电动机17利用存储在电能存储装置20内的电能执行发电机功能以补偿发动机输出，而当所需的动力较小时，发电电动机17执行电动机功能以将电能存储在电能存储装置20内。以这种方式实现混合型装置固有的节能操作。

对于混合型挖掘机的单元布局，在日本专利待审No.2004-169465中对其进行了披露。

就混合型挖掘机而言，混合装置例如除了相关电动机以及液压装置(液压泵16、控制阀18、以及包括油箱、工作油箱和控制阀的液压装置、工作油箱、冷却风扇、散热器、油冷却器等等)之外还有发电电动机17、变换器/转换器19、电能存储装置20以及控制器21必须被安装在与常规液压挖掘机相同尺寸的空间内。

也就是说，必须将尽可能惰的单元封装在有限的空间内。

在这一点上，在图7和日本专利No.3649147示出的常规挖掘机中，分隔壁12被设置在上旋转体2的后部以在上旋转体2的后部限定出发动机室13。

在发动机室13的右侧形成主要用来安装液压装置的单元室。单元室和发动机室13也采用专用的分隔壁被相互分隔。

因此，在常规的混合型挖掘机中，专用的分隔壁和周围空间被浪费并且这种浪费的空间使原本狭窄的单元安装空间的有效容积变窄，使单元的布局更困难。

在这种混合型挖掘机中，优选地是作为混合单元的变换器/转换器19被布置在发动机室13内以便于与布置在驾驶室10外部的其它混合单元(例如发电电动机17)电连接并且确保驾驶室10所需的内部空间。

但是，在这种情况下，温度易于受发动机室13内存在的热空气的影响而升高，随之有可能发生故障。

根据在日本专利待审No.2004-169465中披露的解决这一点的已知对策，变换器/转换器19被布置在发动机室13的进气室内并且利用通过安装在进气室内的冷却风扇导入的空气实现冷却以对散热器和油冷却器进行空气冷却。

另一方面，在日本专利No.3649147中披露了一种技术，使得电能存储装置20被安装在驾驶室10后面并且用于在驾驶室10内设置的空调的冷却空气通过穿过分隔壁12布置的导管供给到电能存储装置20的后侧。对变换器/转换器19采用这种技术是有效的。

变换器/转换器19的本体通常容纳在箱状外壳内。

根据利用由冷却风扇引导的空气的前一技术，冷却风扇与外壳的外表面接触并且由此变换器/转换器的本体通过外壳被间接冷却。因此，本体冷却作用不充分并且本体温度不可避免地升到高水平，特别是在夏季。

另一方面，根据利用在驾驶室内存在的冷却空气的后一技术，必须在驾驶室10和分隔壁12中的每个上形成用于使导管穿过的孔，使得不仅机械加工麻烦以及成本提高，而且发动机室的空间例如被导管管路空间减小，从而阻碍了其它单元的布局。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够有效地利用单元安装空间而不产生浪费并由此可以进行高效的单元布局的混合型建筑机械。本发明的另一目的是提供一种混合型建筑机械，其中尽管变换器/转换器被安装在发动机室内，但其本体可以通过外部空气得到有效地冷却。

在本发明的一方面，提供一种具有以下基本构造的建筑机械。

也就是说，根据本发明一方面的建筑机械包括安装在下移动体上的上旋转体，安装在上旋转体前部的右侧和左侧中的一个上的驾驶室，布置在上旋转体后端部的配重，布置在驾驶室后面以及配重前面的发动机，发动机被安装成处于其输出轴基本上对着横向的状态；以及混合单元。混合单元包括用于执行发电功能和电动机功能的发电电动机，适于通过发电电动机的输出被充电的电能存储装置，以及用于对发电电动机的操作和电能存储装置的操作进行控制的变换器/转换器。用于向液压泵和发电电动机分配发动机动力的动力分配器被布置在发动机的右侧和左侧中的一个上，电能存储装置和变换器/转换器在右侧和左侧平行地被布置在驾驶室后面以及发动机的前面，并且限定了发动机室的平面图中呈L形的分隔壁分别通过在其中容纳电能存储装置、变换器/转换器和动力分配器的外壳构造成形。

因此，根据本发明，电能存储装置和变换器/转换器在右侧和左侧平行地布置在驾驶室后面以及发动机的前面，并且L形分隔壁分别通过电能存储装置、变换器/转换器以及动力分配器的外壳构造成形以限定出发动机室，所以与现有技术中设置专用分隔壁相比，通过利用上旋转体上的单元安装空间，单元可以有效地容纳在狭窄的空间内而不会产生浪费。

而且，由于电能存储装置和变换器/转换器平行地布置在右侧和左侧，因此可以使二者之间的布线最短并由此不仅使布线工作变得更容易而且可以减小布线所需的空间并由此提高单元布局的自由度。

在这种情况下，在本发明的权利要求2中，液压泵和发电电动机在发动机室外部平行地连接在动力分配器上，并且在本发明的权利要求3中，包括油箱、工作油箱和控制阀的液压装置被布置在发动机室的外部。因此，液压泵和发电电动机或液压装置可以通过动力分配器与发动机热绝缘并由此可以避免受到发动机热量引起的恶劣影响。

优选地是，用于通过冷却风扇吸入外部空气的进气室形成在发动机室内与动力分配器相对一侧，并且电能存储装置被布置成与进气室相对。

在这种情况下，受热量影响的电能存储装置可以通过外部空气得到冷却。

优选地是，电能存储装置被布置在更靠近与外部空气接触的上旋转体侧面的一侧(低温侧)。

在这种情况下可以进一步提高冷却作用。此外，通过在上旋转体侧面电能存储装置的位置形成维护口，电能存储装置的维护以及其更换工作变得更容易。

优选地是，驾驶室的内部和电能存储装置的外壳内部通过导管相互连接以将驾驶室内存在的空气作为冷却或加热空气导入到电能存储装置中。

在这种情况下，通过驾驶室内存在的冷或热空气，电能存储装置的内部可以被冷却或加热到与驾驶室内部相等的程度。从而，可以更积极地防止电能存储装置的热量引起的性能变差。

在本发明的另一方面提供一种具有以下基本构造的建筑机械。

也就是说，根据本发明另一方面的建筑机械包括安装在下移动体上的上旋转体，安装于在上旋转体的后部形成的发动机室内的发动机，以及安装在上旋转体上的混合单元。混合单元包括由发动机驱动的发电电动机，适于通过发电电动机的输出被充电的电能存储装置，以及用于对发电电动机的操作和电能存储装置的操作进行控制的变换器/转换器。变换器/转换器包括变换器/转换器本体和封盖本体的外壳并被布置在发动机室内。进气口、排气口以及至少一个风扇设置在外壳上以构造成内部空气冷却装置，用于将发动机室外部存在的空气导入到外壳内，使空气可以流过外壳内部并随后从排气口将空气排出。

根据这一构造，发动机室外部存在的空气被导入到安装在发动机室内的变换器/转换器的外壳内以冷却变换器/转换器的本体，换句话说，采用一种直接内部空气冷却方法，其中变换器/转换器本体通过采用外壳作为导管而专用于变换器/转换器的新鲜的外部空气得到直接冷却。因此，与采用间接外部空气冷却方法现有技术相比可以极大地提高本体冷却作用，在所述间接外部空气冷却方法中本体通过采用由初始安装在进气室上的冷却风扇导入的空气从外壳外部得到间接冷却。

此外，与利用驾驶室内存在的冷却空气的情况不同，不必在驾驶室等部件上形成导管孔，也不必担心发动机室空间受导管管路空间等的影响而减小。

也就是说，尽管变换器/转换器安装在发动机室内，但可以获得足够的冷却作用，从而甚至在夏季也可以保持变换器/转换器的性能。此外，就成本和空间而言也是有利的。

附图说明

图1是表示在根据本发明一种实施方式的挖掘机的上旋转体中的单元布局的平面图；

图2是表示图1所示的挖掘机的一部分处于放大及局部剖开状态的侧视图；

图3是图2所示的部分的后视图；

图4是表示根据本发明另一实施方式的挖掘机的上旋转体中的单元布局的平面图；

图5是图4的局部放大后视图；

图6是沿图5中的线III-III截取的剖视图；

图7是表示挖掘机总体构造的侧视图；以及

图8是在构造混合型挖掘机那样的挖掘机的情况下驱动***和控制***的结构图。

具体实施方式

下文将参照图1-6对本发明的实施方式进行描述。

在以下实施方式中，与图7和8相同的部件将由与那些附图中相同的附图标记表示并且将省去对它们的重复说明。

图1是在上旋转体2内的单元布局的顶视图。

发动机14被安装上旋转体2的后部。在发动机的前面和驾驶室10的后面并排布置左侧(从坐在驾驶室10内的座位上的驾驶员侧观察的左侧；这也适用于以下提及的右、左和前、后的方向性)的电能存储装置20和右侧的变换器/转换器19，它们之间具有很小的间隙。

在发动机14的左侧布置用于向液压泵16和发电电动机17二者分配发动机动力的动力分配器15。

动力分配器15被布置成处于其后端部靠近配重11的内表面并且其前端部接靠在变换器/转换器19的右侧面上的状态。

L形分隔壁W通过动力分配器15、变换器/转换器19以及电能存储装置20的外壳(所有的都是大体上长方体形状的箱，它们的附图标记在图1中未示出)构造成形，并且发动机室13被限定在上旋转体2的后部，作为由分隔壁W和配重11封闭的空间。

单元室22形成在包括发动机室13的右侧的上旋转体2右侧的整个区域上。而且，在单元室22的后部，液压泵16和发电电动机17平行地连接在动力分配器15上。

在单元室22内从前侧依次布置用于辅助装置的电能存储装置23、包括油箱、工作油箱和控制阀24的液压装置、DC/DC转换器25、工作油箱26以及控制阀18。

单元室22的左侧面和发动机室13的右侧面分别用图1中的双点划线所示的防护部件27a和27b封盖。

作为发动机室13一部分的进气室28形成在发动机14的左侧并且在进气室28内布置如图1箭头所示引导外部空气的冷却风扇29，以及由引入的外部空气冷却的散热器30和油冷却器31。

在图1中，附图标记32表示布置在发动机室13内发动机14后部的压缩机并且附图标记33表示发动机***。

另一方面，如图2和3所示，控制器21(为了简化在图1中未示出)被布置在电能存储装置20的上方。

为了降低总体高度，控制器21以如图所示向后倾斜的姿态容纳在外壳34内并被堆叠在电能存储装置20的外壳35上。

准确地说，如图2所示，控制器21由以前后重叠状态容纳在外壳34内的混合控制部分21a和液压控制部分21b组成。

此外，如图2所示，凹入前侧的凹槽36形成在驾驶室10后侧的下部。电能存储装置20和控制器21以各个外壳35和34部分地装入凹槽36内的状态布置在驾驶室后面。

因此，变换器/转换器19和电能存储装置20平行地布置在驾驶室10后面的右侧和左侧并且L形分隔壁W通过变换器/转换器19、电能存储装置20和动力分配器15的外壳构造成形以限定出发动机室13。从而，与常规设置的专用分隔壁相比，可以消除分隔壁安装空间和周围空间的浪费使用并因此可以有效地利用上旋转体2内的单元安装空间。也就是说，许多单元可以被有效地容纳在有限的空间内。

而且，由于电能存储装置20和变换器/转换器19布置在右侧和左侧，因此可以使二者之间的布线最短。从而，不仅布线工作变得更简化而且可以减小布线所需的空间并由此可以提高单元布局的自由度。

另一方面，液压泵16和发电电动机17在位于发动机室13外部的单元室22内平行地连接在动力分配器15上，并且包括油箱24、工作油箱25和控制阀18的液压装置布置在单元室22内。从而，这些单元可以通过动力分配器15与发动机14热绝缘并且因此可以防止其受到发动机热量的恶劣影响。此外，由于包括液压泵16、工作油箱25和控制阀18的液压装置共同布置，因此可以缩短液压管路并减小管路中的压力损失。

此外，由于电能存储装置20被布置成面对进气室28，因此通过热量性能变差的电能存储装置可以受到外部空气的冷却。

在这种情况下，如图所示，电能存储装置20布置在右侧即更靠近上旋转体与外部空气接触的侧面一侧(低温度侧)，使得冷却作用得到进一步提高。此外，通过在左防护部件27b上面对电能存储装置20的位置形成维护口，电能存储装置20的维护以及其更换工作变得更容易。

而且，控制器21布置在驾驶室10的外部并且以堆叠方式处于电能存储装置20上，所以与控制器21被安装在驾驶室10内部的常规情况相比，控制器21可以在驾驶室10外部与电能存储装置20和发电电动机17电连接。因此，连接工作变得更容易。

如前所述，电能存储装置20通过被布置成面对进气室28而得到空气冷却。在这一点，该实施方式中采用一种为了获得更高的空调作用而利用在驾驶室10内的冷却或加热空气的构造。

现在将参照图2和3对这种构造进行描述。吸入导管37和排出导管38布置在驾驶室10的后表面(凹槽36)的外部。

吸入导管37和排出导管38以相应一个端部与驾驶室10的内部连通并且相应相对端部与电能存储装置20的外壳35的内部连通的状态分别布置在驾驶室10的右侧和左侧。吸风扇和排风扇(未示出)分别布置在导管37和38的驾驶室侧端部上。

以这种方式驾驶室10内存在的冷或热空气通过吸入导管37被导入电能存储装置20的外壳35内，而后从右端到左端穿过外壳35的内部，此后从左端流出，穿过排出导管38并返回到驾驶室10的内部。

利用这种强制的空调***，可以将电能存储装置20的温度状态保持在等于驾驶室10内部的温度状态并防止由过热特别是夏季或超冷特别是在冬季引起的性能变差。

可以采用一种打开/关闭阀分别安装在导管37和38内以在不需要电能存储装置20的冷却或加热操作时切断空气相对于驾驶室10内部的流动的构造。

本发明还可以应用在具有连接于其上的抓斗式铲斗的变形挖掘机上，或者是应用在作为挖掘机应用实例的装有夹持式或振动式碾压机代替铲斗5的机械上，或者应用在采用伸缩臂的机械上。

现在对本发明即混合型建筑机械另一实施方式进行以下描述，其中尽管变换器/转换器被安装在发动机室内，但其本体可以通过外部空气得到有效的冷却。与以上实施方式重复部分的描述将被省去。

根据图4所示的单元布局，与设置专用分隔壁的常规情况相比，可以消除分隔壁安装空间和周围浪费的空间并由此有效地利用上旋转体2内的单元安装空间。

也就是说，许多单元可以有效地容纳在有限的空间内。

单元室22穿过整个区域形成在包括发动机室13右侧的上旋转体2的右侧，并且在单元室22的后部液压泵16和发电电动机17平行地连接在动力分配器15上。

在单元室22内从前侧依次布置用于辅助装置的电能存储装置23、油箱24、DC/DC转换器25、控制阀18以及工作油箱26。

根据这一布局，单元例如液压泵16、发电电动机17、油箱24、工作油箱26和控制阀18可以通过动力分配器15与发动机14热隔绝并且可以避免其受到发动机热量的恶劣影响。而且，由于液压装置例如液压泵16、工作油箱25和控制阀18共同布置，因此可以缩短液压管路并由此减小管路中的压力损失。

单元室22的右侧面和发动机室13的左侧面分别用图4中的双点划线所示的防护部件27a和27b封盖。

作为发动机室13一部分的进气室28形成在发动机14的左侧并且用于如图4的虚线箭头所示吸入外部空气的冷却风扇29，以及通过由此吸入的外部空气冷却的散热器30和油冷却器31被安装在进气室28内。

在图4中，附图标记32表示布置在发动机室13内发动机14后部的压缩机并且附图标记33表示发动机***。

电能存储装置20被布置成面对进气室28并处于图中所示的左侧即更靠近上旋转体与外部空气接触的侧面一侧(低温度侧)。利用这种结构，电能存储装置20可以通过外部空气得到冷却。此外，冷却作用比将电能存储装置布置在右侧的情况可以得到更高程度的提高。

而且，如图5所示，控制器21像图2所示那样以堆叠方式布置在电能存储装置20的上方(为了简化在图4中未示出)。根据这一结构，与控制器21被安装在驾驶室10内的情况相比，控制器21可以被电连接在电能存储装置20、发电电动机17等部件上并在驾驶室10的外部。从而，连接工作变得更容易。

在图5中，附图标记34表示封盖控制器21的外壳并且附图标记35表示封盖电能存储装置20的外壳。

接着，下文将给出对用于冷却变换器/转换器19的构造的描述。

如图5和6所示，变换器/转换器19由本体36和作为封盖本体的长方体箱的外壳37组成。

进气口38在外壳37前下部的横向上居中形成，而排气口39在作为外壳37相对侧的后下部的横向上居中形成，口38和39被形成为对外壳的外部开放。此外，进气风扇40和排气风扇41分别设置在进气口38和排气口39上。

因此，内部空气冷却***A被构造成使得利用外壳37作为导管，新鲜的外部空气通过外壳37、进气口38、排气口39以及进气和排气风扇40，41二者被导入并实现与本体36的接触以冷却本体。

在这种构造中，当进气和排气风扇40，41二者旋转时，发动机室外部新鲜的外部空气如图4和6中的箭头所示从前侧被导入到进气口38内，而后向上流动通过外壳37的内部(外壳的边壁和本体36之间的间隙)并且此后从排气口39被排出到发动机室13内。

因此，不仅本体36通过采用由冷却风扇29导入的空气从外壳37的外部得到间接冷却，而且采用一种直接的内部空气冷却方法，其中本体36利用专用于变换器/转换器19的新鲜的外部空气得到直接冷却。从而，与采用间接外部冷却方法相比，冷却作用得到显著提高，在所述间接外部冷却方法中，本体36通过采用由初始安装在进气室28上的冷却风扇29导入的空气从外壳37外部得到间接冷却。

此外，既不需要像采用驾驶室内的冷空气那样在驾驶室10等部件上形成导管孔，也不需要担心发动机室空间受导管管路空间等影响而减小。

也就是说，尽管变换器19被安装在发动机室内，但甚至在夏季也可以获得满意的冷却作用以保持变换器/转换器的性能；此外，就成本和利用空间来说也是有利的。

而且，由于外部空气从发动机14的相对侧被导入，因此可以不受发动机室热量的影响导入更新鲜和低温的外部空气。

此外，由于排气口39形成在与进气口38垂直并纵向(后上部)相对的一侧，因此导入的空气很容易遍布外壳内部的整个区域。从而，可以提高本体36的冷却效率。

另外，由于变换器/转换器19的外壳37被构造成是形成发动机室13的分隔壁W的一部分，所以不再需要在专用分隔壁上形成进气孔，因此可以降低成本。

其它实施方式

(1)进气口38可以形成在外壳前面的右侧和左侧中的一个上并且排气口39可以形成在外壳后面与进气口38横向相对的一侧上。备选地，当在每个侧面外部存在空间时，进气口38和排气口39可以形成在外壳37相对的侧面上。

(2)尽管在以上第二实施方式中设置进气和排气风扇40，41，但风扇中的一个可以省去。

(3)尽管在以上第二实施方式中变换器/转换器19的外壳37被构造成是限定发动机室13的分隔壁W的一部分，但本发明也可以应用在发动机室13采用专用分隔壁得到分隔的场合。在这种构造中，如果分隔壁位于进气侧，则必须在分隔壁上形成进气孔。

(4)本发明还可以应用在具有连接于其上的抓斗式铲斗的变形挖掘机上，或者是应用在作为挖掘机应用实例的装有夹持式或振动式碾压机代替铲斗5的机械上，或者应用在采用伸缩臂的机械上。

尽管已经参照附图中的优选实施方式对本发明进行了描述，但应该指出可以采用等效部件并且在此做出的替换并不脱离权利要求叙述的本发明的范围。

Claims (4)

1.一种建筑机械，其包括：

下移动体；

安装在所述下移动体上的上旋转体；

安装于在所述上旋转体的后部形成的发动机室内的发动机；以及

安装在所述上旋转体上的混合单元，所述混合单元包括：

由所述发动机驱动的发电电动机；

适于通过所述发电电动机的输出被充电的电能存储装置；以及

用于对所述发电电动机的操作和所述电能存储装置的操作进行控制的变换器/转换器，

所述电能存储装置和所述变换器/转换器在右侧和左侧平行地被布置在驾驶室后面，所述变换器/转换器布置在所述发动机的前面，

其中，所述变换器/转换器包括变换器/转换器本体和封盖所述本体的外壳并被布置在所述发动机室内，进气口、排气口以及至少一个风扇设置在所述外壳上以构造成内部空气冷却装置，用于将所述发动机室外部存在的空气导入到外壳内，使空气可以流过外壳内部并随后从所述排气口将空气排出。

2.如权利要求1所述的建筑机械，其特征在于，所述进气口形成在所述外壳的前下部。

3.如权利要求2所述的建筑机械，其特征在于，所述排气口形成在所述外壳的后上部。

4.如权利要求1所述的建筑机械，其特征在于，所述变换器/转换器的外壳被构造成是形成所述发动机室的分隔壁的一部分。

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