JP7328123B2 - 建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、機体フレームに搭載されたバッテリの損傷を防止することができる建設機械に関する。

近年、油圧ショベル等の建設機械は、環境への配慮や作業場所の制限により、駆動源としてエンジンおよび電動モータを備えるハイブリッド式建設機械や、駆動源として電動モータを備える電動式建設機械の需要が増加している。電動式建設機械においては、ケーブルを用いて商用電源から電動モータへ電力が供給され、あるいは電動式建設機械の機体フレームに搭載されたバッテリから電動モータへ電力が供給される（たとえば特許文献１参照。）。

特開２０１２－２０２０６５号公報

しかしながら、バッテリが固定される機体フレームは鋼板等の金属材料を溶接することにより形成されているので、バッテリが固定される部分が溶接により歪んでいると、バッテリが機体フレームに固定された際に局所的な高応力がバッテリに生じ、バッテリが損傷してしまうおそれがある。

上記事実に鑑みてなされた本発明の課題は、機体フレームに搭載されたバッテリの損傷を防止することができる建設機械を提供することである。

本発明は上記課題を解決するために以下の建設機械を提供する。すなわち、機体フレームと、前記機体フレームの後端部に装着され上下方向に間隔をおいて配置された複数の棚板を有する棚と、弾性マウントを介して前記複数の棚板のそれぞれの上面に装着された複数の支持板と、前記複数の支持板のそれぞれの上面にボルトによって固定されたバッテリとを備え、前記機体フレームおよび前記棚は、金属材料を溶接することにより形成され、前記棚は付加弾性マウントを介して前記機体フレームの後端部に装着されており、前記支持板には溶接加工が施されておらず、前記支持板における前記バッテリが固定される箇所には溶接に起因する歪みが発生していない建設機械を本発明は提供する。

前記棚の上方、後方および側方を覆うカバー部材を備えるのが好都合である。前記支持板の上面には前記バッテリ以外の他の電装品も固定されているのが好適である。

本発明の建設機械においては、バッテリが固定された支持板が弾性マウントを介して機体フレームに装着されているから、溶接によって機体フレームが歪んでいたとしても機体フレームと支持板との間に位置する弾性マウントによって、支持板への機体フレームの歪みの影響が軽減される。また、バッテリを支持する支持板には溶接加工が施されていないので、溶接に起因する歪みが支持板に発生することがない。したがって、本発明の建設機械においては、バッテリに局所的な高応力が生じるのを抑制してバッテリの損傷を防止することができる。

本発明に従って構成された電動式油圧ショベルの側面図。 （ａ）図１に示す機体フレームおよび棚の斜視図、（ｂ）（ａ）に示す機体フレームおよび棚の分解斜視図。 （ａ）図２に示す棚の斜視図、（ｂ）（ａ）に示す棚にバッテリが収容された状態を示す斜視図。 （ａ）図２に示す棚板に弾性マウントが固定された状態の棚の一部斜視図、（ｂ）（ａ）に示す弾性マウントに支持板が装着された状態の棚の一部斜視図、（ｃ）（ｂ）に示す支持板にバッテリが固定された状態の棚の一部斜視図。 付加弾性マウントを介して機体フレームに棚が装着される電動式油圧ショベルの一部分解斜視図。 機体フレームに固定された基板に、バッテリが固定された支持板が装着された電動式油圧ショベルを後方から見た斜視図。

以下、本発明に従って構成された建設機械の好適実施形態について、駆動源として電動モータを備える電動式油圧ショベルを例に挙げ図面を参照しつつ説明する。

図１を参照して説明すると、全体を符号２で示す電動式油圧ショベルは、下部走行体４と、下部走行体４に旋回自在に支持された上部旋回体６と、上部旋回体６に装着された作業腕装置８とを備える。

作業腕装置８は、基端部が上部旋回体６に連結されたブーム１０と、基端部がブーム１０の先端部に連結されたアーム１２と、アーム１２の先端部に連結されたバケット１４と、上部旋回体６に対してブーム１０を揺動させるブームシリンダ１６と、ブーム１０に対してアーム１２を揺動させるアームシリンダ１８と、アーム１２に対してバケット１４を揺動させるバケットシリンダ２０とを含む。そして、電動式油圧ショベル２においては、作業腕装置８のブーム１０、アーム１２およびバケット１４を各シリンダ１６、１８、２０で揺動させることにより掘削作業等の各種作業を行うようになっている。

上部旋回体６のフレーム２２（以下「機体フレーム２２」という。）には、キャブ２４と、駆動源としての電動モータ（図示していない。）と、電動モータの出力軸に接続された油圧ポンプ（図示していない。）とが搭載されている。機体フレーム２２は、鋼板等の適宜の金属材料を溶接することにより形成されている。そして、電動式油圧ショベル２においては、電動モータで油圧ポンプを駆動することにより、高圧の作動油を油圧ポンプからブームシリンダ１６等の油圧アクチュエータに供給するようになっている。

図２に示すとおり、機体フレーム２２の後端部には、電動モータに電力を供給するための複数のバッテリ２６を収納した棚２８が配置されている。バッテリ２６としては、たとえばリチウムイオンバッテリが用いられ得る。図３を参照して説明すると、鋼材等の適宜の金属材料を溶接することにより形成され得る棚２８は、実質上水平に延びる天板３０と、天板３０の下方において上下方向に間隔をおいて配置された複数（図示の実施形態では４枚）の棚板３２と、天板３０および複数の棚板３２を連結する連結部材３４とを含む。各棚板３２は実質上水平に配置され、最下段の棚板３２が機体フレーム２２の後端部に複数のボルト３６（図２（ｂ）参照。）により固定される。

図示の実施形態の連結部材３４は、図３に示すとおり、天板３０の幅方向両端部から下方に延びる一対の側板３８と、一対の側板３８間において天板３０と棚板３２との間および上下方向において隣接する棚板３２間に配置された複数（図示の実施形態では８枚）の仕切り板４０とを有する。一方の側板３８は、天板３０の幅方向一端部および各棚板３２の幅方向一端部に溶接され、他方の側板３８は、天板３０の幅方向他端部および各棚板３２の幅方向他端部に溶接されている。図３を参照することによって理解されるとおり、各仕切り板４０の下端部は棚板３２の上面に溶接され、各仕切り板４０の上端部は天板３０の下面または棚板３２の下面に溶接されている。

図４（ａ）を参照して説明すると、各棚板３２の上面には複数の弾性マウント４２が固定されている。弾性マウント４２は公知の構成でよいが、図示の実施形態の弾性マウント４２は、棚板３２の上面にボルト４４で固定された金属製の菱形形状の下板４６と、下板４６の上面に固着された円柱状のゴム４８と、ゴム４８の上面に固着された金属製の菱形形状の上板５０とを有する。上板５０の下面にはナット５２が溶接されている。

図４（ｂ）に示すとおり、各棚板３２の上方には矩形状の支持板５４が実質上水平に配置されており、ボルト５６と弾性マウント４２のナット５２とを締結することにより、各支持板５４が弾性マウント４２に装着されている。すなわち、支持板５４は複数設けられていて弾性マウント４２を介して棚板３２のそれぞれの上面に装着されている。各支持板５４は、鋼板等の適宜の金属材料から形成されている。支持板５４には、ボルト５６を通す穴を形成するための穴あけ加工や、雌ねじを形成するためタッピング加工は施されているが、溶接加工は施されていない。

図４（ｃ）を参照することによって理解されるとおり、図示の実施形態では、複数のバッテリ２６がボルト５８により各支持板５４の上面に固定されている。なお、各支持板５４に固定されているバッテリ２６の数量は１個でもよい。また、バッテリ２６の支持板５４への固定はボルト５８に限定されず、図示していないが、たとえば、バッテリ２６の側面に凹所が形成され、バッテリ２６の凹所に嵌合する突起が形成された固定具が支持板５４に取り付けられるようになっていてもよい。

図示の実施形態のように１枚の支持板５４に複数のバッテリ２６が固定されている場合には、１枚の支持板５４に１個のバッテリ２６が固定されている場合よりも、隣接するバッテリ２６同士の間隔を小さくすることができるので、１枚の支持板５４に複数のバッテリ２６が固定されているのが好ましい。１枚の支持板５４に１個のバッテリ２６が固定されている場合には、電動式油圧ショベル２が走行する際等に生じた振動に起因してバッテリ２６が棚板３２に対して揺動する時、複数のバッテリ２６がそれぞれ異なる動きをすることになるため、隣接するバッテリ２６同士の間隔を比較的大きくして、隣接するバッテリ２６同士が干渉するのを防止する必要がある。一方、１枚の支持板５４に複数のバッテリ２６が固定されている場合には、同一の支持板５４に固定されたバッテリ２６は同一の動きをするため、隣接するバッテリ２６同士が干渉することがなく、隣接するバッテリ２６同士の間隔を比較的小さくすることができる。

支持板５４の上面にはバッテリ２６以外の他の電装品が固定されていてもよい。図示の実施形態では図３（ｂ）に示すとおり、支持板５４の上面にバッテリディスコネクトユニット６０が固定されている。バッテリディスコネクトユニット６０は、コンタクタ、ヒューズ、電流計測器、バッテリ２６のセル温度や電圧等の情報をバッテリ２６から取得する機器（いずれも図示していない。）等を含む。

図１に示すとおり、機体フレーム２２には、棚２８の上方、後方および側方を覆うカバー部材６２が装着されている。適宜の金属材料から形成され得るカバー部材６２には扉等が設けられていて、メンテナンスの際に扉を開けて棚２８に収納されたバッテリ２６等にアクセス可能に構成されていてもよい。

以上のように構成された電動式油圧ショベル２においては、バッテリ２６が固定された支持板５４が弾性マウント４２を介して棚２８の各棚板３２に装着されているから、溶接によって棚板３２が歪んでいたとしても棚板３２と支持板５４との間に位置する弾性マウント４２によって、支持板５４への棚板３２の歪みの影響が軽減される。また、バッテリ２６を支持する支持板５４には溶接加工が施されていないので、溶接に起因する歪みが支持板５４に発生することがない。したがって、電動式油圧ショベル２においては、バッテリ２６に局所的な高応力が生じるのを抑制してバッテリ２６の損傷を防止することができる。

また、電動式油圧ショベル２においては、走行時等に生じた振動が弾性マウント４２によって減衰されるので、バッテリ２６の許容振動を超過することによるバッテリ２６の機能不良や内部破損を防止することができる。

電動式油圧ショベル２を組み立てる際は、バッテリ２６を棚２８に取り付けたバッテリ棚組立体（図３（ｂ）参照。）を予め準備しておき、図２に示すとおり、バッテリ棚組立体を機体フレーム２２の後端部に固定することにより、複数のバッテリ２６を機体フレーム２２に容易に装着させることができる。

なお、上述の棚２８は機体フレーム２２の後端部にボルト３６で固定されているが、図５に示すとおり、棚２８は付加弾性マウント６４を介して機体フレーム２２の後端部に装着されていてもよい。図５に示す例では、複数の付加弾性マウント６４を保持する保持板６６が機体フレーム２２の後端部にボルト６８で固定され、棚２８の最下段の棚板３２が付加弾性マウント６４にボルト７０で固定されることによって、付加弾性マウント６４を介して機体フレーム２２の後端部に棚２８が装着されている。図５に示す例においては、付加弾性マウント６４によってバッテリ２６に伝達される振動が一層低減される。付加弾性マウント６４としては、たとえば液体封入型ビスカスマウントが用いられ得る。

図示の実施形態では、弾性マウント４２を介して棚板３２の上面に支持板５４が装着されており、機体フレーム２２と支持板５４との間に棚２８および弾性マウント４２が介在されている例を説明したが、本発明においては、機体フレーム２２と支持板５４との間に弾性マウント４２のみが介在される構成であってもよい。

あるいは、図６に示すとおり、機体フレーム２２の後端部に１枚以上の基板７２がボルト７４で固定され、弾性マウント４２を介して基板７２の上面に支持板５４が装着されていてもよく、すなわち、機体フレーム２２と支持板５４との間に基板７２および弾性マウント４２が介在されていてもよい。基板７２には、穴あけ加工やタッピング加工だけでなく、溶接加工が施されていてもよい。基板７２の上方には、複数のバッテリ２６が装着された棚２８が配置され得る。

そして、図６に示す例においても、バッテリ２６に局所的な高応力が生じるのを抑制してバッテリ２６の損傷が防止されると共に、バッテリ２６の許容振動を超過することによるバッテリ２６の機能不良や内部破損が防止される。また、複数のバッテリ２６を基板７２に取り付けたバッテリ基板組立体を予め準備しておき、バッテリ基板組立体を機体フレーム２２の後端部に固定することにより、複数のバッテリ２６を機体フレーム２２に容易に装着させることができる。

図示の実施形態では本発明が電動式油圧ショベルに適用された場合について説明したが、本発明が適用されるのは電動式建設機械に限定されず、たとえば駆動源としてエンジンおよび電動モータを備えるハイブリッド式建設機械にも適用され得る。

２：電動式油圧ショベル（建設機械）
２２：フレーム（機体フレーム）
２６：バッテリ
２８：棚
３２：棚板
４２：弾性マウント
５４：支持板
６０：バッテリディスコネクトユニット（他の電装品）
６２：カバー部材
６４：付加弾性マウント
７２：基板

Claims (3)

1. 機体フレームと、前記機体フレームの後端部に装着され上下方向に間隔をおいて配置された複数の棚板を有する棚と、弾性マウントを介して前記複数の棚板のそれぞれの上面に装着された複数の支持板と、前記複数の支持板のそれぞれの上面にボルトによって固定されたバッテリとを備え、
   前記機体フレームおよび前記棚は、金属材料を溶接することにより形成され、
   前記棚は付加弾性マウントを介して前記機体フレームの後端部に装着されており、
   前記支持板には溶接加工が施されておらず、前記支持板における前記バッテリが固定される箇所には溶接に起因する歪みが発生していない建設機械。
2. 前記棚の上方、後方および側方を覆うカバー部材を備える、請求項１に記載の建設機械。
3. 前記支持板の上面には前記バッテリ以外の他の電装品も固定されている、請求項１または２に記載の建設機械。