WO2024181162A1 - バッテリ式油圧ショベル - Google Patents

Abstract

バッテリ式油圧ショベル１は、車体１０に配置された運転席１４と、運転席１４が垂直方向の上方に取り付けられた開閉可能なフード１５と、フード１５の垂直方向の下方に配置された、着脱式のバッテリ３０と、フード１５の垂直方向の下方であって、バッテリ３０の下方に配置された油圧ポンプ４３と、フード１５の垂直方向の下方であって、バッテリ３０の下方に配置された電動モータ４２と、を備え、バッテリ３０の着脱方向と、フード１５の開閉軸ＡＸ１とが平行である。

Description

バッテリ式油圧ショベル

　本開示は、バッテリ式油圧ショベルに関する。

　作業車両において、運転席を備えたバッテリフードが設けられており、バッテリ交換時に、運転席と共に後方へバッテリフードがヒンジを介して開放される技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。後方向に開閉可能に設けられたエンジンカバーと、エンジンカバー上に設けられた運転席とを備える小型油圧ショベルが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００４－３２２７６５号公報 特開２０１８－１９９９６５号公報

　作業車両よりも車体が小型の、いわゆるマイクロショベルと呼ばれるバッテリ式油圧ショベルは、車体の内部のスペースが限られている。このため、小型のバッテリ式油圧ショベルにおいて、バッテリと、各種部材を適切に配置することには改善の余地がある。

　本発明の態様は、小型のバッテリ式油圧ショベルにおいて、運転席の下方の限られたスペースに、各種部材を適切に配置することを目的とする。

　本開示に従えば、バッテリ式油圧ショベルの車体に配置された運転席と、前記運転席が垂直方向の上方に取り付けられた開閉可能なフードと、前記フードの垂直方向の下方に配置された、着脱式のバッテリと、前記フードの垂直方向の下方であって、前記バッテリの下方に配置された油圧ポンプと、前記フードの垂直方向の下方であって、前記バッテリの下方に配置された電動モータと、を備え、前記バッテリの着脱方向と、前記フードの開閉軸とが平行である、バッテリ式油圧ショベルが提供される。

　本開示によれば、小型のバッテリ式油圧ショベルにおいて、運転席の下方の限られたスペースに、各種部材を適切に配置することができる。

図１は、実施形態に係る油圧ショベルを左前方から見た斜視図である。 図２は、フードを開いた状態を示す斜視図である。 図３は、フードの下方に配置された各部材の配置を示す平面図である。 図４は、実施形態に係る油圧ショベルを右方から見た側面図であり、フードの下方に配置された各部材の配置を示す図である。 図５は、フードの下方に配置された各部材の配置を示す斜視図である。

　以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

（実施形態）
［バッテリ式油圧ショベル］
　図１は、実施形態に係るバッテリ式油圧ショベルを左前方から見た斜視図である。バッテリ式油圧ショベル（以下、「油圧ショベル」という。）１は、蓄電装置であるバッテリ３０（図２参照）を動力源とする電気駆動式の油圧ショベルである。

　以下において、油圧ショベル１は、作業機１２が配置された側が前方であり、前方の反対側が後方である。実施形態においては、左右とは前方に対する左右をいうものとする。左右方向は、油圧ショベル１の車体１０の幅方向である。上方は、左右一対の履帯１８と接触する平面（接地平面）に直交し、車体１０に向かう側である。下方は、上方の反対側である。車体１０の前後方向に向かい、かつ車体１０の幅方向中心を通る軸を前後軸（中心軸）といい、中心軸に直交し、設置平面と平行かつ車体１０の車幅方向に向かう軸を左右軸という。車体１０の上下方向に向かう軸を上下軸という。上下軸は、中心軸と左右軸との両方に直交する。中心軸はＸ軸であり、上下軸はＹ軸であり、左右軸はＺ軸である。

　本実施形態の油圧ショベル１は、いわゆるマイクロショベルである。マイクロショベルとは、作業機械の質量が１トン未満の小型の油圧ショベルである。

　油圧ショベル１は、車体１０と、作業機１２と、操作部１３と、運転席１４と、フード１５と、フロアプレート１６と、左右一対の履帯１８とを備える。車体１０は、車体フレーム１１を有する。車体フレーム１１は、作業機１２、操作部１３、運転席１４、フード１５及びフード１５の内部の各部材、フロアプレート１６を支持する。車体１０の左右の端部にそれぞれ履帯１８が配置される。

　操作部１３は、運転席１４の前方に配置されている。操作部１３は、オペレータが油圧ショベル１を操作するための各種操作レバー等である。より詳しくは、操作部１３は、オペレータが油圧ショベル１の走行、及び、作業機１２による作業等を操作するための各種操作レバー等である。

　運転席１４は、油圧ショベル１のオペレータが着座するオペレータシートである。運転席１４は、油圧ショベル１の車体１０に配置されている。運転席１４は、フード１５の上方に取り付けられている。

　図２は、フードを開いた状態を示す斜視図である。フード１５は、下方が開口した箱形状である。フード１５は、少なくともバッテリ３０を覆って配置されている。フード１５は、その内側に、バッテリ３０等を収容している。フード１５は、油圧ショベル１の車体１０に配置されている。フード１５は、運転席１４が垂直方向の上方に取り付けられている。フード１５は、上下方向視において、運転席１４の周囲よりも１０ｃｍ程度以下大きい矩形状の外形を有する。本実施形態では、フード１５は、例えば、左右方向の長さ、及び、前後方向の長さが数１０ｃｍ程度であり、上下方向の高さが数１０ｃｍ程度である。

　フード１５は、開閉軸ＡＸ１を中心にして回動することにより開閉可能である。フード１５の開閉軸ＡＸ１は、車体１０の後方において、左右方向に沿って配置されている。フード１５は、閉状態において、下端部がフロアプレート１６と同程度の高さに位置する。フード１５は、開閉軸ＡＸ１を中心にして、前側を持ち上げて後方へ倒すことにより開状態になる。フード１５は、開閉軸ＡＸ１を中心にして、９０°程度回動する。フード１５が開状態になると、バッテリ３０の全体が露出して着脱可能になる。フード１５が開状態になると、運転席１４が後ろに倒れる。フード１５が閉状態になると、内部にバッテリ３０が収納される。フード１５が閉状態になると、運転席１４にオペレータが着座可能になる。

　フロアプレート１６は、オペレータが足を置くための平面部である。フロアプレート１６は、油圧ショベル１の車体１０に配置されている。フロアプレート１６は、運転席１４の前側下方で、操作部１３の後側下方に位置する。フロアプレート１６は、車体フレーム１１より上方に配置されている。フロアプレート１６は、地面からの高さが、例えば５０ｃｍ程度である。

［フードの内部］
　図３ないし図５を用いて、フード１５の内部について説明する。図３は、フードの下方に配置された各部材の配置を示す平面図である。図４は、実施形態に係るショベルを右方から見た側面図であり、フードの下方に配置された各部材の配置を示す図である。図５は、フードの下方に配置された各部材の配置を示す斜視図である。フード１５の内部には、支持台２０、バッテリ３０、補機バッテリ３９、作動油タンク４１、電動モータ４２、油圧ポンプ４３、電源制御ユニット（ＰＣＵ：Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）４５、ファン４７、旋回モータ５１、電子機器ユニット（ＥＥＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｕｎｉｔ）５３が収容されている。

　支持台２０は、車体フレーム１１に固定されている。支持台２０は、車体フレーム１１から上方に向かって立設されている。支持台２０は、バッテリ３０を支持する。支持台２０は、脚部２２と、壁部２１と、壁部２３とを有する。

　脚部２２は、車体フレーム１１から立ち上げられている。本実施形態では、４本の脚部２２が配置されている。脚部２２は、前側右方、前側左方、後側右方、後側左方にそれぞれ１本ずつ配置されている。４本の脚部２２は、壁部２１及び壁部２３を支持する。

　壁部２１及び壁部２３は、４本の脚部２２によって支持されている。壁部２１は、Ｌ字形状の板材である。壁部２１は、壁部２１ａと壁部２１ｂとが一体として、Ｌ字形状に形成されている。壁部２１ａは、フロアプレート１６と平行な平面に沿って配置されている。壁部２１ａは、上方を向いて配置されている。壁部２１ｂは、壁部２１ａの前端部から上方に立設されている。壁部２１ｂは、壁部２１ａと直交して配置されている。壁部２１ｂは、前方を向いて配置されている。壁部２１ｂと閉状態であるフード１５の前側の壁部との間は、１０ｃｍ程度の間隔を有する。壁部２３は、壁部２１ｂと向かい合って配置されている。壁部２３の下端部は、壁部２１ａの後端部に固定されている。壁部２３は、前方を向いて配置されている。壁部２３と閉状態であるフード１５の後側の壁部との間は、数ｃｍ程度の間隔を有する。

　このように構成された支持台２０は、フード１５の内部の空間を、壁部２１ａの上段と下段との２段に区分けする。

　支持台２０の垂直方向の下方には、開口部２９が形成されている。開口部２９は、４本の脚部２２の下端部の間に形成された空間である。開口部２９は、車体１１の外部と連通している。開口部２９を介して、フード１５の内部の空気は、車体１０の下方に排出される。

　バッテリ３０は、油圧ショベル１の動力源である。バッテリ３０は、車体１０から着脱可能な充電式バッテリである。バッテリ３０は、車体１０から取り外した状態で、交流電源により充電される。バッテリ３０は、例えば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池などである。

　バッテリ３０は、油圧ショベル１の運転席１４の下方に配置されている。バッテリ３０は、油圧ポンプ４３及び電動モータ４２より垂直方向の上方に配置されている。バッテリ３０は、油圧ショベル１の車体フレーム１１上から立ち上げられた支持台２０上に載置される。バッテリ３０は、支持台２０の壁部２１ａの上側に配置されている。

　バッテリ３０は、フード１５の内部に収容されている。バッテリ３０は、フード１５の垂直方向の下方に配置されている。バッテリ３０は、フード１５を開いた状態において着脱可能である。

　バッテリ３０は、車体１０の左右方向の一方側から着脱される。本実施形態では、バッテリ３０は、車体１０の右側から着脱される。図２において、バッテリ３０の着脱方向Ａを矢印で図示する。バッテリ３０の着脱方向Ａと、フード１５の開閉軸ＡＸ１とが平行である。

　バッテリ３０は、１つ以上のバッテリパックを有する。本実施形態では、バッテリ３０は、バッテリパック３１と、バッテリパック３２とを有する。本実施形態では、バッテリパック３１及びバッテリパック３２は、上下方向の高さが同じ位置で、前後方向に並んで配置されている。バッテリパック３１とバッテリパック３２とは、同様に構成されている。バッテリパック３１とバッテリパック３２とは、図示しない配線によって電気的に直列に接続される。バッテリパック３１及びバッテリパック３２は、カートリッジ式である。バッテリパック３１及びバッテリパック３２は、蓄電残量が少なくなると、車体１０から取り外して充電されたり、充電済の他のバッテリパックと交換されたりする。

　バッテリ３０は、車体１０の中心軸Ｃを跨いで配置されている。バッテリ３０の一部、具体的には、バッテリパック３１の左右方向の中央より左側の部分とバッテリパック３２の左右方向の中央より左側の部分とが中心軸Ｃを跨いで配置されている。

　バッテリ３０の重量、言い換えると、バッテリパック３１とバッテリパック３２とを合わせた重量は、例えば２０ｋｇ程度である。バッテリ３０の車体１０の前後方向の長さ、言い換えると、バッテリパック３１とバッテリパック３２とを並べた車体１０の前後方向の長さは、作動油タンク４１の車体１０の前後方向の長さより長い。バッテリ３０の後端部であるバッテリパック３１の後端部と、作動油タンク４１の後端部とは、車体１０の前後方向において同じ位置に配置されている。

　補機バッテリ３９は、補機バッテリである。補機バッテリ３９は、バッテリ３０の側面に沿って配置されている。補機バッテリ３９は、バッテリ３０の側面のうち、開閉軸ＡＸ１と向かい合う側面以外の側面に配置されている。本実施形態では、補機バッテリ３９は、バッテリ３０の側面のうち、前側を向いた側面に配置されている。

　作動油タンク４１は、油圧ショベル１の作動油のタンクである。作動油タンク４１は、バッテリ３０と、車体１０の左右方向に並んで配置されている。作動油タンク４１は、車体フレーム１１上に配置されている。作動油タンク４１は、車体１０の左右方向の他方側に配置されている。本実施形態では、作動油タンク４１は、車体１０の左右方向の左側に配置されている。作動油タンク４１の重量は、例えば１０ｋｇ程度である。作動油タンク４１の車体１０の前後方向の長さは、バッテリ３０の車体１０の前後方向の長さより短い。

　電動モータ４２は、油圧ショベル１の動力源である。電動モータ４２は、油圧ショベル１を駆動させるための動力を供給する。電動モータ４２は、バッテリ３０から供給される電力で駆動する。電動モータ４２は、油圧ポンプ４３等を駆動する。電動モータ４２は、車体１０の左右方向に沿って軸ＡＸ２が配置されている。電動モータ４２は、油圧ポンプ４３と同軸上に配置されている。電動モータ４２は、車体フレーム１１上に配置されている。電動モータ４２は、フード１５の垂直方向の下方であって、バッテリ３０の下方に配置されている。電動モータ４２は、支持台２０の壁部２１の下側に配置されている。電動モータ４２は、電源制御ユニット４５と左右方向に並んで配置されている。電動モータ４２は、電源制御ユニット４５より左右方向の中央側に配置されている。

　油圧ポンプ４３は、油圧ショベル１の作業機１２を動作させるための作動油を供給する。油圧ポンプ４３は、作動油タンク４１及び電動モータ４２に接続されている。油圧ポンプ４３は、車体１０の左右方向に沿って軸ＡＸ２が配置されている。油圧ポンプ４３は、モータと同軸上に配置されている。油圧ポンプ４３は、車体フレーム１１上に配置されている。油圧ポンプ４３は、支持台２０の壁部２１の下側に配置されている。油圧ポンプ４３は、フード１５の垂直方向の下方であって、バッテリ３０の下方に配置されている。油圧ポンプ４３は、電動モータ４２より左右方向の左側に配置されている。油圧ポンプ４３から吐出された作動油は、図示しない油圧配管を介して、作業機１２を駆動する図示しないアクチュエータに供給される。油圧配管は、フロアプレート１６と、車体フレーム１１の間に配置される。

　電源制御ユニット４５は、バッテリ３０からの電力を制御する。電源制御ユニット４５は、例えば、電動モータ４２を駆動するインバーター、または、電圧をコントロールするコンバータ等を有する。電源制御ユニット４５は、支持台２０の壁部２１の下側に配置されている。電源制御ユニット４５は、フード１５の垂直方向の下方であって、バッテリ３０の下方に配置されている。電源制御ユニット４５は、電動モータ４２と左右方向に並んで配置されている。電源制御ユニット４５は、電動モータ４２より左右方向の右側に配置されている。

　ファン４７は、図３の矢印Ｂのように、車体１０の外部から内部へ空気を吸い込む。ファン４７は、電源制御ユニット４５より左右方向の右側に配置されている。ファン４７は、車体１０の外装右側の壁部に形成された通気孔と向かい合って配置されている。

　旋回モータ５１は、油圧ショベル１の旋回体を旋回させる駆動力を生じさせる旋回用のモータである。旋回モータ５１は、油圧ポンプ４３から吐出された作動油によって駆動される。

　電子機器ユニット５３は、補機バッテリ３９と左右方向に並んで配置されている。電子機器ユニット５３は、補機バッテリ３９より左右方向の中央側に配置されている。電子機器ユニット５３は、車体フレーム１１から立設されている。

［効果］
　以上説明したように、本実施形態では、運転席１４と、運転席１４が垂直方向の上方に取り付けられた開閉可能なフード１５と、フード１５の垂直方向の下方に配置された、着脱式のバッテリ３０と、バッテリ３０の下方に配置された油圧ポンプ４３と、バッテリ３０の下方に配置された電動モータ４２とを備える。本実施形態によれば、小型の車体１０を備える油圧ショベル１において、運転席１４の下方の限られたスペースに、各部材を適切に配置できる。

　本実施形態では、バッテリ３０の着脱方向Ａと、フード１５の開閉軸ＡＸ１とが平行である。本実施形態によれば、開閉するフード１５に干渉せずに、バッテリ３０を着脱できる。

　本実施形態では、バッテリ３０は、フード１５を開いた状態において着脱可能である。本実施形態によれば、バッテリ３０を容易に充電又は交換できる。

　本実施形態では、フード１５は、車体の後方において、左右方向に沿って配置された開閉軸ＡＸ１を中心にして回動することにより開閉する。本実施形態によれば、フード１５が大きく開放されるので、オペレータは、車体１０の側方から、バッテリ３０に容易にアクセスできる。

　１…油圧ショベル、１０…車体、１１…車体フレーム、１２…作業機、１３…操作部、１４…運転席、１５…フード、１６…フロアプレート、１８…履帯、２０…支持台、２１…壁部、２１ａ…壁部、２１ｂ…壁部、２２…脚部、２３…壁部、３０…バッテリ、３１…バッテリパック、３２…バッテリパック、３９…補機バッテリ、４１…作動油タンク、４２…電動モータ、４３…油圧ポンプ、４５…電源制御ユニット、４７…ファン、５１…旋回モータ、５３…電子機器ユニット、Ａ…着脱方向、ＡＸ１…開閉軸、ＡＸ２…軸、Ｃ…中心軸。

Claims (3)

1. 　バッテリ式油圧ショベルの車体に配置された運転席と、
   　前記運転席が垂直方向の上方に取り付けられた開閉可能なフードと、
   　前記フードの垂直方向の下方に配置された、着脱式のバッテリと、
   　前記フードの垂直方向の下方であって、前記バッテリの下方に配置された油圧ポンプと、
   　前記フードの垂直方向の下方であって、前記バッテリの下方に配置された電動モータと、
   　を備え、
   　前記バッテリの着脱方向と、前記フードの開閉軸とが平行である、
   　バッテリ式油圧ショベル。
2. 　前記バッテリは、前記フードを開いた状態において着脱可能である、
   　請求項１に記載のバッテリ式油圧ショベル。
3. 　前記フードの開閉軸は、前記車体の後方において、左右方向に沿って配置され、
   　前記フードは、前記開閉軸を中心にして回動することにより開閉する、
   　請求項１に記載のバッテリ式油圧ショベル。

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