JP6075338B2

JP6075338B2 - ハイブリッド建設機械

Info

Publication number: JP6075338B2
Application number: JP2014145000A
Authority: JP
Inventors: 晃中住; 佑介上村
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2014-07-15
Filing date: 2014-07-15
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2034-07-15
Also published as: US9556587B2; EP2975182A1; US20160017572A1; JP2016020601A; CN105275041A; CN105275041B; EP2975182B1

Description

本発明はハイブリッド機器に対する流体配管及び電線の接続構造を改良したハイブリッド建設機械に関するものである。

ショベルを例にとって背景技術を説明する。

ショベルは、図５に示すようにクローラ式の下部走行体１上に上部旋回体２が地面に対して鉛直となる軸のまわりに旋回自在に搭載され、この上部旋回体２のベースとなるアッパーフレーム３上にキャビン４等の各種設備、機器類が搭載されるとともに、アッパーフレーム前部に、ブーム５、アーム６、バケット７を備えた作業アタッチメントＡが装着されて構成される。

なお、この明細書においては、キャビン４の位置を左側前部とし、これを基準に「前後」「左右」の方向性をいうものとする。

アッパーフレーム３は、図６に詳しく示すように、補強部材とアタッチメント取付部材を兼ねる左右一対の縦板８，８を備えたセンターセクションＣと、このセンターセクションＣの左右両側に設けられたサイドデッキＤ１,Ｄ２によって構成され、センターセクションＣの後部に動力源としてのエンジン９が設置される。

ハイブリッドショベルにおいては、このエンジン９のたとえば右側に、発電機作用と電動機作用を行うハイブリッド機器としての発電電動機１０が油圧ポンプ１１と左右に並んで配置される。

エンジン９の左側には、エンジン冷却用のラジエータ１２及び冷却ファン１３に加えて、ハイブリッド機器冷却用の冷却器１４及び冷却ポンプ１５が設置される。

一方、右サイドデッキＤ２には、前部に、発電電動機１０の動作を制御する制御ユニット(インバータ)１６と、図示しないハイブリッド電源としての蓄電装置が、たとえば制御ユニット１６を上にした上下積層配置で設けられるとともに、その後方にタンク(たとえば燃料タンク)１７が設置される。

なお、蓄電装置が制御ユニット１６とは別の位置に配置される場合もあるし、燃料タンク１７に代えて作動油タンクが設置される場合や、両タンクが前後または左右に並んで設置される場合もある。

また、センターセクションＣのほぼ中央部に旋回駆動源としての旋回電動機１８が設置される。

このようなハイブリッドショベルにおいては、ハイブリッド機器(発電電動機１０、制御ユニット１６、蓄電装置、旋回電動機１８)同士が、電力の授受を行うための動力ケーブルや制御信号をやり取りする信号ケーブル等の電線によって接続される(特許文献１参照)。

また、これらハイブリッド機器は冷却や暖機を必要とするため、特許文献２に示されるように、機器同士、及び機器と冷却器１４及び冷却ポンプ１５が流体配管(以下、本発明の実施形態を含めて、冷却／暖機用の媒体として水を用いる水配管の場合で説明する)によって接続される。

特開２０１２−１８４５８６号公報特開２０１２−１５４０９２号公報

このように水配管と電線がアッパーフレーム３上に混じって配索されるハイブリッドショベルの場合、水配管と電線の両者が接続されるハイブリッド機器において次のような問題が生じていた。

たとえば、制御ユニット１６は平面視四角形のケーシングを備え、このケーシングの側面に設けられた配管接続口に水配管、接続端子に電線(動力ケーブル及び信号ケーブル)がそれぞれ接続される。

この場合、配管と電線の接続部分がケーシングの同じ面で接近していると、もし配管接続部分やその近傍で接続不良や配管のひび割れ、破裂等による水漏れが発生すると、漏れた水が直接電線または接続端子に降りかかるおそれがあった。

そこで本発明は、一つのハイブリッド機器に流体配管と電線の双方が接続される状況において、機器に対する流体配管の接続部分またはその近傍で流体漏れが発生しても、漏れた流体が電線または端子に直接降りかかる事態を回避して安全性を高めることができるハイブリッド建設機械を提供するものである。

上記課題を解決する手段として、本発明に係るハイブリッド建設機械は、下部走行体と、この下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体と、ハイブリッド機器とを備えたハイブリッド建設機械であって、上記上部旋回体のベースとしてのアッパーフレームは、センターセクションの左右両側にサイドデッキが設けられて成り、上記ハイブリッド機器が左右いずれか一方のサイドデッキに設置されており、上記ハイブリッド機器は平面視多角形のケーシングを有し、このケーシングに、冷却または暖機用の流体配管が接続される配管接続口と、電力または制御信号を授受するための電線が接続される接続端子とが設けられ、上記配管接続口と接続端子とが上記ケーシングの互いに異なる面に設けられており、上記サイドデッキに設置された上記ケーシングは、水平方向に沿って互いに連結された前後面および左右面を備え、上記接続端子が上記ケーシングの上記前後面に配置され、上記配管接続口が上記ケーシングの上記左右面に配置されたことを特徴とする。

この構成によれば、配管と電線を互いに異なる面でケーシング(配管接続口、接続端子)に接続するため、もし配管接続部分や配管からの流体漏れが発生しても、漏れた流体が直接電線または接続端子に直接降りかかるおそれがない。また、こうすれば、上部旋回体の旋回時に、万一、サイドデッキに設置されたハイブリッド機器が外部障害物と接触しても接続端子に被害が及ぶおそれがないため、断線等の深刻なトラブルを回避することができる。

本発明において、上記接続端子を上記配管接続口よりも高位置に設けるのが望ましい(請求項２)。

この構成によれば、配管接続部分から漏れた流体(とくに水)が周りに溜まっても、接続端子までは到達しにくいため、安全性がさらに高くなる。

本発明によると、一つのハイブリッド機器に流体配管と電線の双方が接続される状況において、機器に対する流体配管の接続部分またはその近傍で流体漏れが発生しても、漏れた流体が電線または端子に直接降りかかる事態を回避して安全性を高めることができる。

本発明の実施形態にかかるハイブリッドショベルにおけるアッパーフレームとその機器配置及び配管、配線状態を示す平面図である。図１の一部拡大図である。図２の部分の拡大斜視図である。図３のＩＶ−ＩＶ線拡大断面図である。本発明の適用対象であるハイブリッドショベルの概略側面図である。ハイブリッドショベルにおけるアッパーフレームとその機器配置を示す平面図である。

本発明の実施形態を図１〜図４によって説明する。

実施形態は、背景技術の説明に合わせてハイブリッドショベルを適用対象としている。

実施形態において、次の点は図５,６に示す従来技術と同じである。

(ｉ) 上部旋回体のベースとなるアッパーフレーム３は、補強部材とアタッチメント取付部材を兼ねる左右一対の縦板８，８を備えたセンターセクションＣと、このセンターセクションＣの左右両側に設けられた梁構造体であるサイドデッキＤ１,Ｄ２によって構成され、センターセクションＣの後部に動力源としてのエンジン９が設置される点。

(ｉｉ) ハイブリッド機器として、エンジン９のたとえば右側に、発電機作用と電動機作用を行う発電電動機１０が油圧ポンプ１１と左右に並んで配置され、これらがエンジン９によって駆動される点。

(ｉｉｉ) エンジン９の左側には、エンジン冷却用のラジエータ１２及び冷却ファン１３に加えて、ハイブリッド機器冷却用の冷却器１４及び冷却ポンプ１５が設置される点。

(ｉｖ) 右サイドデッキＤ２には、他のハイブリッド機器として、前部に、発電電動機１０の動作を制御する制御ユニット(インバータ)１６と、図示しないハイブリッド電源である蓄電装置が上下積層配置で設けられるとともに、その後方にタンク(たとえば燃料タンク)１７が設置される点。

(ｖ) センターセクションＣのほぼ中央部に旋回駆動源としての旋回電動機１８が設置される点。

(ｖｉ) ハイブリッド機器(発電電動機１０、制御ユニット１６、蓄電装置、旋回電動機１８)同士が、電線、すなわち、電力の授受を行うための動力ケーブル１９ａ，１９ｂや制御信号をやり取りする信号ケーブル２０によって接続される点。

(ｖｉｉ) これらハイブリッド機器は冷却や暖機を必要とするため、機器同士、及び機器と冷却器１４及び冷却ポンプ１５が流体配管(水配管)２１,２２によって接続される点。

図１,２において、ハイブリッド機器同士を接続する電線のうち動力ケーブル１９ａ，１９ｂを太線の一点鎖線で、信号ケーブル２０を太線の二点鎖線でそれぞれ示す。なお、以下、動力、信号各ケーブル１９ａ，１９ｂ,２０を一括して「電線」と表記する場合がある。

動力ケーブル１９ａ，１９ｂは発電電動機１０と制御ユニット１６の間や、制御ユニット１６と旋回電動機１８の間に配線され、信号ケーブル２０は制御ユニット１６と上位コントローラ２７(図１参照)の間等に配線される。

一方、図１,２において、水配管のうち、制御ユニット１６に流入するイン配管２１を黒塗り矢印付きの太線で、制御ユニット１６から流出するアウト配管２２を白抜き矢印付きの太線でそれぞれ示す。

イン配管２１は、冷却器１４−発電電動機１０−旋回電動機１８−制御ユニット１６の経路で配索される。

また、アウト配管２２は、制御ユニット１６−冷却ポンプ１５−冷却器１４の経路で配索される。

なお、左右の縦板８,８には、適宜の位置で電線１９,２０及び配管２１,２２を通すための複数の通し穴(一括符号「２６」を付している)が設けられる。

上記のように制御ユニット１６には、電線(動力、信号各ケーブル)１９ａ，１９ｂ，２０と水配管(イン、アウト両配管)２１,２２の双方が接続されるため、もし配管接続部分やその近傍で接続不良や配管のひび割れ、破裂等による水漏れが発生すると、電線１９ａ，１９ｂ，２０に被害が及ぶ可能性がある。

そこで実施形態では、この制御ユニット１６に対して次の配索構造がとられている。

制御ユニット１６は、図３,４に示すように平面視四角形のケーシング２３内に制御部が収容されて成り、図３，４に示す台枠２４及びマウント部材２５を介して右サイドデッキＤ２の前部に設置されている。

また、ケーシング２３には、前面に、動力用接続端子Ｊ１，Ｊ２及び信号用接続端子Ｊ３が設けられ、動力ケーブル１９ａ，１９ｂが動力用接続端子Ｊ１，Ｊ２に、信号ケーブル２０が信号用接続端子Ｊ３にそれぞれ接続される。

さらに、ケーシング右側面にイン配管接続口Ｐ１、左側面にアウト配管接続口Ｐ２がそれぞれ設けられ、この両接続口Ｐ１,Ｐ２にイン、アウト両配管２１,２２が接続される。

すなわち、実施形態においては、第１の特徴点として、制御ユニット１６の配管接続口Ｐ１,Ｐ２がケーシング２３の左右の側面、各接続端子Ｊ１,Ｊ２，Ｊ３が前面にそれぞれ設けられ、水配管２１,２２と電線１９ａ，１９ｂ，２０をケーシング２３の互いに異なる面で接続するように構成されている。

この構成により、もし配管接続部分やその近くの配管からの水漏れが発生しても、漏れた水が直接電線１９ａ，１９ｂ，２０または接続端子Ｊ１〜Ｊ３に降りかかるおそれがない。

また、第２の特徴点として、図４に示すように、各接続端子Ｊ１〜Ｊ３が配管接続口Ｐ１,Ｐ２よりも高位置に設けられている。図４中、αはこれらの高さ方向の位置ずれ量を示す。

こうすれば、配管接続部分から漏れた水が周りに溜まっても、接続端子Ｊ１〜Ｊ３までは到達しにくいため、安全性をさらに高めることができる。

さらに、実施形態によると、ケーシング２３の各接続端子Ｊ１〜Ｊ３が、右サイドデッキＤ２の車幅方向の外側(右側)を避けて前側に設けられているため、機械旋回時に、万一、右サイドデッキＤ２に設置された制御ユニット１６が外部障害物と接触することがあっても、接続端子Ｊ１〜Ｊ３には被害が及ぶ可能性が低いため、断線による制御停止等の深刻なトラブルを回避することができる。

他の実施形態
(１) 接続端子Ｊ１〜Ｊ３を、配管接続口Ｐ１，Ｐ２と異なる面であること条件としてケーシング２３の後側、または車幅方向の内側に配置してもよい。

(２) 制御ユニット１６を左サイドデッキＤ１に設置してもよい。

(３) 上記実施形態では、配管接続口Ｐ１，Ｐ２と接続端子Ｊ１〜Ｊ３の両者が設けられるハイブリッド機器として制御ユニット１６を例にとったが、本発明は、制御ユニット１６と同様の条件を備えた他のハイブリッド機器(たとえば発電電動機１０や蓄電装置)に対しても上記同様に適用することができる。

(４) 本発明はショベルに限らず、ショベルを母体として構成されるハイブリッド式の解体機や破砕機等、他のハイブリッド建設機械にも広く適用することができる。

１下部走行体
２上部旋回体
３上部旋回体のアッパーフレーム
Ｃアッパーフレームを構成するセンターセクション
Ｄ１同、左サイドデッキ
Ｄ２同、右サイドデッキ
１６制御ユニット
１９ａ，１９ｂ電線(動力ケーブル)
２０電線(信号ケーブル)
２１，２２イン、アウト両水配管
２３制御ユニットのケーシング
Ｊ１〜Ｊ３接続端子
Ｐ１，Ｐ２配管接続口

Claims

下部走行体と、この下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体と、ハイブリッド機器とを備えたハイブリッド建設機械であって、
上記上部旋回体のベースとしてのアッパーフレームは、センターセクションの左右両側にサイドデッキが設けられて成り、上記ハイブリッド機器が左右いずれか一方のサイドデッキに設置されており、
上記ハイブリッド機器は平面視多角形のケーシングを有し、このケーシングに、冷却または暖機用の流体配管が接続される配管接続口と、電力または制御信号を授受するための電線が接続される接続端子とが設けられ、
上記配管接続口と接続端子とが上記ケーシングの互いに異なる面に設けられており、
上記サイドデッキに設置された上記ケーシングは、水平方向に沿って互いに連結された前後面および左右面を備え、
上記接続端子が上記ケーシングの上記前後面に配置され、上記配管接続口が上記ケーシングの上記左右面に配置されたことを特徴とするハイブリッド建設機械。
上記接続端子を上記配管接続口よりも高位置に設けたことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド建設機械。
上記接続端子が上記ケーシングの前面に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載のハイブリッド建設機械。
上記配管接続口は、
上記ケーシングの上記左右面のうちの一方に配置され、上記冷却または暖機用の流体を前記ケーシング内に流入させるイン配管接続口と、
上記ケーシングの上記左右面のうちの他方に配置され、上記冷却または暖機用の流体を前記ケーシングから流出させるアウト配管接続口と、
を備えることを特徴とする請求項３記載のハイブリッド建設機械。