JP2004116097A

JP2004116097A - 建設機械

Info

Publication number: JP2004116097A
Application number: JP2002279927A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Inoue; 井上　裕之
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】後方視界性の優れた建設機械を提供する。
【解決手段】建設機械において、下部走行体の上部に旋回自在に装着した旋回フレーム１０上に、エンジン１と、作動油タンク６と、エンジン１に連設されエンジン１を駆動源として作動する油圧ポンプ３と、油圧ポンプ３から吐出される圧油の方向及び流量を制御する操作弁７と、カウンタウエイト１２とを搭載すると共に、前記カウンタウエイト１２を旋回フレーム１０の後端部に配設し、前記エンジン１を旋回フレーム１０の右側部に配設し、前記操作弁７を旋回フレーム１０の中央後部に配設した構成とする。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下部走行体の上部に旋回自在に装着された旋回フレームを備えた建設機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、市街地での工事や１車線のみでの道路工事等、様々な制約や障害物により、油圧ショベルにおいても狭所での作業性に優れる後方小旋回型の需要が高まってきている。
図６に示すように油圧ショベル３０は、走行自在な下部走行体３１と、下部走行体３１の上部に旋回自在に装着された上部旋回体３２と、上部旋回体３２に俯仰自在に装着された作業機３３とを備えている。また、上部旋回体３２の前部左側には運転室３４が搭載されると共に、上部旋回体３２の後端部にはカウンタウエイト３５が装着されている。後方小旋回型である油圧ショベル３０の上部旋回体３２の後部は、最大後端半径内で旋回可能となるように概略半円の円筒形状となっている。
【０００３】
図７は、上部旋回体３２の下部に設けられた旋回フレーム４０に装着される機器の配置を示している。旋回フレーム４０の中央部には、旋回モータ４１が装着されている。旋回フレーム４０の後部には、エンジン４２がこれに連設される油圧ポンプ４３を右側に向けて横置きで搭載されている。また、旋回フレーム４０の左後部にはラジエータやオイルクーラを有するクーリング装置４４が配設され、さらにこのクーリング装置４４の左側には、エアクリーナ４５及び制御回路用バッテリ４６が配設されている。旋回フレーム４０の右部には作動油タンク４７及び燃料タンク４８が配設されており、さらにこれらタンク４７，４８の前方には操作弁４９が配設されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術には、次に述べるような問題がある。
後方小旋回型の油圧ショベル３０は、最大後端半径内で旋回可能であるので旋回時に壁等の障害物との接触を心配することなく作業を行えるが、上部旋回体３２の後端寸法を短くしているので、旋回フレーム４０に配置する機器の設置スペースが制約を受け、同時に旋回フレーム４０の後端部に装着するカウンタウエイト３５の設置スペースも制約を受ける。すなわち、旋回フレーム４０の後部に配置される機器を避けるような形状となるカウンタウエイト３５は、図８に示すように、旋回フレーム４０に配置する機器の中でも最も大きいエンジン４２により、前後方向のスペースが十分確保できない。したがって、掘削時の荷重によるモーメントとのバランスを維持するために、後端部のカウンタウエイト３５の高さを高くして容積を確保する必要がある。よって、上部旋回体３２の後端部の高さが高くなり、旋回時や後進時等の際の後方視界性を低下させている。
【０００５】
本発明は、上記の問題に着目してなされたものであり、後方視界性の優れた建設機械を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、第１の発明は、建設機械において、下部走行体の上部に旋回自在に装着した旋回フレーム上に、エンジンと、作動油タンクと、エンジンに連設されエンジンを駆動源として作動する油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出される圧油の方向及び流量を制御する操作弁と、カウンタウエイトとを搭載すると共に、前記カウンタウエイトを旋回フレームの後端部に配設し、前記エンジンを旋回フレームの右側部に配設し、前記操作弁を旋回フレームの中央後部に配設した構成としている。
【０００７】
後方小旋回型の油圧ショベルにおいては、後端半径を小さくして小旋回を可能とする代わりに、カウンタウエイトの高さを高くしているため、後方の視界性が損なわれる。これに対し、上記構成によれば、エンジンを旋回フレームの右側部に配設し、通常エンジンが配設される旋回フレームの中央後部にはエンジンと比較して大幅に小さい操作弁を配設しているので、旋回フレームの中央後端部にカウンタウエイトのスペースを十分に確保できる。これにより、カウンタウエイトの高さを低くできるので、後方の視界性を向上でき、旋回時や後進時等における後方確認が容易となる。
勿論、後方小旋回型ではない標準の油圧ショベルにおいても、上記構成によりカウンタウエイトの高さを低くでき、後方の視界性がさらに良くなる。
【０００８】
また、第１の発明に基づく第２の発明は、前記エンジンは前記油圧ポンプがエンジンの後方となるように縦置きに配設し、前記作動油タンクは旋回フレームの左側後部に配設した構成としている。
上記構成によれば、油圧ポンプ、操作弁及び作動油タンクが旋回フレームの後部に左右方向に略一列に配設されるため、油圧配管を長く複雑に這い回す必要がなく、短く単純な油圧配管となり、低コストで組立も容易となる。
【０００９】
また、第１の発明に基づく第３の発明は、前記カウンタウエイトは、前記操作弁の下方空間に突出する突出部を備えた構成としている。
上記構成によれば、操作弁の下方のスペースをカウンタウエイトのスペースとして用いているので、カウンタウエイトの後端部の高さをさらに低くでき、これに伴い、後方の視界性も更に良好なものとなる。
【００１０】
また、第１〜第３の発明のいずれかに基づく第４の発明は、ハイブリッド式建設機械である構成としている。
上記構成によれば、駆動システムとしてハイブリッドを採用するので、エンジンの小型化が可能であり、旋回フレームの右側部への設置が容易となり、本発明を適用した場合の効果が大きい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して実施形態について詳細に説明する。
なお、本明細書において、前後左右及び上下の各方向は、特に断らない限り、それぞれ本発明の建設機械の前後左右及び上下の各方向を意味する。
図１は、本実施形態における建設機械の例機としての油圧ショベルの駆動系の概略ブロック図である。
【００１２】
エンジン１には、電動モータ及び発電機としての機能を有するモータ発電機２（以後、アシストモータ２と呼ぶ）と、可変容量式の油圧ポンプ３とが連設され、共にエンジン１により駆動されている。アシストモータ２は、インバータ４を介して蓄電装置（例えばバッテリ、キャパシタ等）５に接続されている。油圧ポンプ３は、作動油タンク６から作動油を吸い込み、圧油を操作弁７に吐出している。操作弁７は、オペレータの操作する操作装置（図示せず）に応じて作動し、油圧アクチュエータである油圧シリンダ８及び油圧モータ９に圧油を供給する。油圧シリンダ８は、油圧ショベルの作業機を駆動するブームシリンダ８Ａ，アームシリンダ８Ｂ、バケットシリンダ８Ｃであり、油圧モータ９は、上部旋回体を旋回駆動する旋回モータ９Ａ、下部走行体の左右に設けられた履帯式走行装置をそれぞれ駆動する左右走行モータ９Ｂ，９Ｃである。
【００１３】
通常、作業時には、エンジン１は定格回転にて駆動しており、油圧ポンプ３を駆動して、操作弁７を介して油圧アクチュエータ８，９に圧油を供給して車両を駆動し作業を行なう。このとき、油圧アクチュエータ８，９にかかる負荷が小さく、油圧ポンプ３の吸収トルクがエンジン１の出力トルクよりも小さい場合には、そのエンジン１の余剰トルクによりアシストモータ２が発電作動され、発電された電力がインバータ４を介して蓄電装置５に充電される。なお、蓄電装置５には蓄電装置コントローラ（図示せず）が付設されており、この蓄電装置コントローラは蓄電装置５の電圧、電流、温度等を常に監視し、該蓄電装置５の温度管理や充放電の制御を行ない、過充電を防止している。
また、油圧アクチュエータ８，９にかかる負荷が大きくなり、油圧ポンプ３の吸収トルクがエンジン１の出力トルクよりも大きくなると、インバータ４は蓄電装置５から電力の供給を受けてアシストモータ２をモータ作動して、上記の不足分のトルクを発生してエンジン１をアシストする。
【００１４】
このように、エンジン１の余剰トルクにより蓄電装置５を充電し、エンジン１がトルク不足の場合には蓄電装置５からの電力供給によりエンジン１をアシストするアシストモータ２を備えた所謂パラレルハイブリッド式の駆動システムを採用しているので、エンジン１の負荷が平準化され、従来よりも小型のエンジン（例えば、６気筒を４気筒に）を採用することができる。
【００１５】
図２〜４を用いて、各機器の配置について説明する。
油圧ショベルの上部旋回体の下部に設けられた旋回フレーム１０には、中央部に前後方向に沿って左右一対の作業機ブラケット１０ａ，１０ａが設けられており、この作業機ブラケット１０ａ，１０ａを挟んで左右両側がそれぞれ左側デッキ１０ｂ、右側デッキ１０ｃとなっている。左側デッキ１０ｂの前部には運転室１１が搭載されており、左側デッキ１０ｂの後部から右側デッキ１０ｃの後部にわたる部位（すなわち、旋回フレーム１０の後部）にカウンタウエイト１２が搭載されている。
【００１６】
左側デッキ１０ｂの略中央部で運転室１１の下方には、インバータ４が配設されている。左側デッキ１０ｂの後部で運転室１１の後方には、燃料タンク１３が近設されており、燃料タンク１３のさらに後方には、作動油タンク６が近設されている。また、左側デッキ１０ｂの左端部で燃料タンク１３の左側方には、蓄電装置５が配設されている。
【００１７】
また、旋回フレーム１０の中央部には、旋回モータ９Ａが装着されている。旋回モータ９Ａの後方には、旋回フレーム１０から上方に離間して操作弁７が装着されている。図３にも示すように、操作弁７の後方にはカウンタウエイト１２が配設され、カウンタウエイト１２は、この操作弁７の下方空間に突出して潜り込ませた突出部１２ａを備えている。また、カウンタウエイト１２の上端は後方下向きに傾斜する傾斜面となっている。
【００１８】
右側デッキ１０ｃには、エンジン１がこれに連設されるアシストモータ２及び油圧ポンプ３を後方に向けて縦置きで搭載されている。右側デッキ１０ｃの前部でエンジン１の前方には、ラジエータやオイルクーラを有するクーリング装置１４が配設され、右側デッキ１０ｃの前端部には、エアクリーナ１５及び制御回路用蓄電装置１６が配設されている。図４にも示すように、油圧ポンプ３の後方にはカウンタウエイト１２が配設され、カウンタウエイト１２は、この油圧ポンプ３の下方空間に突出して潜り込ませた突出部１２ｂを備えている。
【００１９】
本実施形態においては、従来のエンジン１の搭載位置である旋回フレーム１０の中央後部に、エンジン１に比べて大幅に小さな容積の操作弁７を配置しているので、旋回フレーム１０の後端部に配置されるカウンタウエイト１２用のスペースを十分に確保できる。このため、掘削等の作業を行う場合に、上部旋回体に作用する荷重によるモーメントとのバランスを取るために必要なカウンタウエイト１２の重量を確保するに際し、カウンタウエイト１２の高さを低くしても、この重量を確保でき、カウンタウエイト１２の高さ、すなわち上部旋回体の後端部高さを図３の二点鎖線で示す従来の上部旋回体の高さよりも低くできる。これにより、後方視界性を向上でき、作業性を向上できる。
さらに、実施形態においては、操作弁７の下方スペースや、油圧ポンプ３の下方スペースもカウンタウエイト１２のスペース（突出部１２ａ，１２ｂ）として利用しているので、さらに、カウンタウエイト１２の高さを低くでき、後方の視界性がより良好となる。
【００２０】
また、上記実施形態によれば、旋回フレーム１０の、後部左側に作動油タンク６を、後部中央に操作弁７を、そして後部右側に油圧ポンプ３を配設しているので、これら油圧機器間同士の油圧配管を短くコンパクトにでき、低コストで組立も容易となる。
さらに、上記実施形態によれば、電動モータ及び発電機としての機能を有するアシストモータ２をエンジン１に連設して、負荷が軽いときにアシストモータ２を発電作動させて蓄電装置５に蓄電し、負荷が重いときには蓄電装置５から放電してアシストモータ２をモータ作動させるハイブリッド式の動力システムを採用しているので、エンジン１の負荷の平準化がなされることにより、出力の小さなエンジン（小型のエンジン）の採用が可能となる。そして、搭載するエンジンの小型化により、エンジンの右側デッキへの設置場所変更が容易となる。特に、例えば６気筒エンジンを４気筒エンジンに変更することにより、エンジンの軸方向寸法が小さくなり、設置場所変更がさらに容易となる。また、エンジンの小型化により、カウンタウエイト用のスペースをさらに確保でき、カウンタウエイトの高さをさらに低くできるので、後方視界性をより良好にできる。
【００２１】
なお、本発明は上記実施形態に限定するものではなく、本発明の範囲内において変更や修正を加えても構わない。
例えば、上記実施形態においては、ハイブリッド式の油圧ショベルを例に挙げて説明したが、アシストモータ２、インバータ４及び蓄電装置５を具備しない通常の油圧ショベルに適用しても構わない。
また、ハイブリッド式のシステムも図１に限定するものではなく、例えば、油圧式の旋回モータ９Ａの代わりに、図５に示すように、電動モータ及び発電機の機能を有する旋回モータ２１をインバータ２２を介して蓄電装置５に接続するシステムとしてもよい。これによると、旋回制動時の上部旋回体の慣性エネルギを旋回モータ２１で電気エネルギに変換して蓄電装置５に回生することができ、省エネルギ及びエンジンの小型化が図られる。
また、後方小旋回式の油圧ショベルに適用する例にて説明したが、後方小旋回式ではない油圧ショベルに適用しても同様の作用効果を得られることができるのは言うまでもない。
さらに、油圧ショベルを例に挙げて説明したが、本発明をクレーン車に適用しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る駆動系の概略ブロック図である。
【図２】実施形態に係る機器配置を示す平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】別形態の駆動系の概略ブロック図である。
【図６】従来技術の油圧ショベルの斜視図である。
【図７】従来技術の機器配置を示す平面図である。
【図８】図７のＣ−Ｃ断面図である。
【符号の説明】
１…エンジン、２…アシストモータ、３…油圧ポンプ、４…インバータ、５…蓄電装置、６…作動油タンク、７…操作弁、８…油圧シリンダ、９…油圧モータ、９Ａ…旋回モータ、１０…旋回フレーム、１０ｂ…左側デッキ、１０ｃ…左側デッキ、１２…カウンタウエイト、１２ａ，１２ｂ…突出部、１３…燃料タンク、１４…クーリング装置。

Claims

建設機械において、
下部走行体の上部に旋回自在に装着した旋回フレーム（１０）上に、エンジン（１）と、作動油タンク（６）と、エンジン（１）に連設されエンジン（１）を駆動源として作動する油圧ポンプ（３）と、油圧ポンプ（３）から吐出される圧油の方向及び流量を制御する操作弁（７）と、カウンタウエイト（１２）とを搭載すると共に、
前記カウンタウエイト（１２）を旋回フレーム（１０）の後端部に配設し、
前記エンジン（１）を旋回フレーム（１０）の右側部に配設し、
前記操作弁（７）を旋回フレーム（１０）の中央後部に配設した
ことを特徴とする建設機械。
前記エンジン（１）は前記油圧ポンプ（３）がエンジン（１）の後方となるように縦置きに配設し、
前記作動油タンク（６）は旋回フレーム（１０）の左側後部に配設した
ことを特徴とする請求項１記載の建設機械。
前記カウンタウエイト（１２）は、前記操作弁（７）の下方空間に突出する突出部（１２ａ）を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の建設機械。
請求項１〜３のいずれかに記載の建設機械はハイブリッド式建設機械である
ことを特徴とする建設機械。