CN101922166A - 混合动力作业机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种混合动力作业机械。在将发电电动机的电源用蓄电装置、和控制该蓄电装置的控制器分别通过主体和覆盖它的壳体构成的混合动力作业机械中，将蓄电装置配置在设于上框架上的架台的顶板的上侧，将控制器配置在下侧，分别在蓄电装置的壳体上设置吸气口，在控制器的壳体上设置排气口，并且在顶板上设置通气口，构成为，将冷却空气通到蓄电装置及控制器的内部而将它们冷却。

Description

混合动力作业机械

技术领域

本发明涉及并用发动机动力和电力的混合动力作业机械(hybridworking machine)。

背景技术

以挖掘机为例说明背景技术。

挖掘机如图7所示，在履带式的下部行进体1上绕相对于地面为铅直的纵轴旋转自如地搭载上部旋转体2、在该上部旋转体2的前部安装具备动臂3、斗杆4、铲斗5及使它们动作的动臂、斗杆、铲斗各压力缸6、7、8的作业附件9而构成。

在上部旋转体2上，在前部左侧搭载座舱10，并且在后端部上安装平衡锤11。

在上部旋转体2的后部设有发动机舱12，在该发动机舱12中设置有作为动力源的发动机13(参照专利第3649147号公报(以下称作专利文献1))。

另外，在该说明书中，“前后”“左右”是指从就座在座舱10内的操作者观察的方向性。

图8中表示将该挖掘机构成为混合动力式的情况下的驱动系统及控制系统的块结构。

在发动机13上，连接着进行发电机作用和电动机作用的发电电动机14和液压泵15，它们受发动机13驱动。

来自液压泵15的吐出油经由控制阀(阀本身是按照致动器设置的，但这里表示为多个阀的集合体)16被供给到图7所示的动臂、斗杆、铲斗各压力缸6～8、以及未图示的左、右两行进用液压马达等液压致动器中，驱动这些液压致动器。

另一方面，在发电电动机14上，分别经由控制器18连接着由二次电池等构成的蓄电装置(动力电池)17、经由变换器20连接着作为旋转驱动源的旋转电动机19。

控制器18控制对应于发电电动机14的发电机输出的过量或不足的蓄电装置17的充电、放电作用等。

变换器20进行发电电动机14的发电机作用与电动机作用的切换、以及发电电力或作为电动机的电流或转矩的控制等。

以往，搭载在这样的混合动力式挖掘机中的混合动力设备如特开2007-107230号公报(以下称作专利文献2)所示那样设置在发动机舱12等中。

这里，对于混合动力设备中的、自己发热并且对热承受力较弱的蓄电装置17及控制器18，为了本来的性能及寿命确保而需要进行冷却。

在此情况下，作为冷却方式，采用从外部取入冷却空气并使其通过对象设备间的空冷方式在成本、空间等的方面是最有利的。

在专利文献1、2所示的公知技术中，将蓄电装置17及控制器18(以下有时将两者一起称作两设备)排列配置在与其他混合动力设备、以及作为液压设备的液压泵15、控制阀16相同的平面上。

但是，在混合动力作业机械中，由于将混合动力设备追加到已有的设备的有限的空间中，所以设备设置空间受到限制。

因此，在采用同一平面配置的公知技术中，包括两设备17、18的许多设备密集于狭窄的空间中，在两设备17、18的周围不能充分取得作为冷却空气的通路的空间。

因而，冷却空气相对于两设备17、18的流动变差，冷却效率变差。

此外，在将两设备17、18通过主体和覆盖它的壳体构成的情况下，冷却空气隔着壳体将主体间接地冷却，所以在这一方面也使冷却效率变差。

因为这些方面，有如果通过公知技术则两设备17、18的性能、寿命下降的问题。

发明内容

本发明提供一种能够将蓄电装置及控制器效率良好地冷却的混合动力作业机械。

本发明是一种混合动力作业机械，具备作业附件的上部旋转体旋转自如地搭载在下部行进体上，在该上部旋转体上搭载混合动力设备，该混合动力设备包括作为进行发电机作用和电动机作用的发电电动机的电源的蓄电装置、和控制该蓄电装置的控制器，其中，上述蓄电装置及控制器分别由主体和覆盖该主体的壳体构成，该蓄电装置和控制器在相互之间设置有分隔板的状态下上下重叠配置，分别在一个壳体上设置吸气口，在另一个壳体上设置排气口，并且在上述分隔板上设置通气口；所述混合动力作业机械被构造成使从上述吸气口吸入到上述一个壳体内的冷却空气以通过上述通气口导入到上述另一个壳体中后再从排气口排出的路线流动，将蓄电装置及控制器冷却。

根据本发明，由于将蓄电装置和控制器经由分隔板(在技术方案3中是架台的顶板)上下配置，所以容易在周围确保冷却空气的通路，特别是上侧设备没有障碍物而通风非常好。

并且，能够将两者专用的冷却空气导入到两设备的壳体内而将主体直接且有效地冷却。

通过这些方面，能够提高冷却效率、确保两设备的本来的性能及寿命。

除此以外，通过由于将壳体内作为冷却空气的通路使用而不需要追加多余的通路设备、以及将两设备用共通的冷却构造冷却，在成本及空间的方面变得有利。

此外，通过将两设备上下配置，能够得到以下的效果。

i)两者由配线连接，有密切的关联，所以同时检修的情况较多，因此优选的是接近配置。在此情况下，在将两设备在同一平面上排列的公知技术中，难以使两者接近，在维护及配线的方面是不利的。此外，即使勉强接近配置，在两设备间及与其他设备之间也不能取得足够的空间，所以在维护及配线上不利这一点没有变化。

相对于此，根据本发明，能够在有限的空间内使两设备接近，并且如上述那样在周围确保足够的空间。进而，可以使用通气口作为将两者连接的配线的通孔。通过以上的方面，维护及配线变得容易。

ii)能够提高空间的利用效率。由此，设备布置变得容易。或者可以缩小设备占用空间而缩小机械的后端旋转半径。

此外，本发明在上述结构中，优选的是，隔着上述分隔板分别将上述蓄电装置配置在上侧，将上述控制器配置在下侧。

在此情况下，由于将特别对热承受力较弱的蓄电装置配置在冷却效率良好的上侧，所以能够防止起因于热的蓄电装置的故障而提高寿命。

此外，本发明在上述任一结构中，在构成上述上部旋转体的上框架上设有具备多根支柱和顶板的架台，将该架台的上述顶板作为上述分隔板来设置蓄电装置和控制器。

附图说明

图1是有关本发明的实施方式的混合动力挖掘机的上部旋转体的上框架的立体图。

图2是其俯视图。

图3是设在上框架上的架台和组装在其中的蓄电装置及控制器的分解立体图。

图4是在该架台上组装了蓄电装置及控制器的状态的立体图。

图5是图4的V-V线剖视图。

图6是图4的状态的后视图。

图7是作为本发明的应用对象例的挖掘机的概略侧视图。

图8是将该挖掘机构成为混合动力式的情况下的驱动系统及控制系统的块结构图。

具体实施方式

通过图1～图6说明本发明的实施方式。

在实施方式中，将图7、图8所示的混合动力挖掘机作为应用对象。

另外，在实施方式中，对于安装或搭载在混合动力挖掘机中的部件及设备，对于与图7、图8所示的部分相同的部分赋予相同的附图标记而表示。

在图1、图2中，21是构成上部旋转体2的上框架，在该上框架21的前部大致中央安装图7的作业附件9，并且分别在前部左侧搭载座舱10、在后部搭载发动机13，在发动机13上连接发电电动机14及液压泵15。在图2中，22是发动机13的消声器。

在上框架21的右侧甲板的后部(从座舱10内的操作者观察是右斜后方)安装有架台23，在该架台23上组装有包括蓄电装置17、控制器18等混合动力设备的多个设备。

详细说明这一点。

架台23如图3～图6详细表示那样，构成为用梁材(附图标记省略)结合前后左右共计四根(也可以是五根以上)的支柱24......、并且在该支柱24......的上端间水平地安装着顶板25的自立式且组装式的独立的台。

该架台23在如图5、图6所示那样液压泵15及控制阀16收容在顶板25的下方的空间S中的状态下，通过各支柱24......的下端部拆装自如地安装在上框架21上，分别在顶板25的上表面侧设置有蓄电装置17、在下表面侧设置有控制器18。

即，将蓄电装置17和控制器18在相互之间设置有分隔板(顶板25)的状态下上下重叠配置。

蓄电装置17及控制器18分别由主体17a、18a和覆盖它的壳体17b、18b构成，在主体彼此隔着顶板25对置的状态下安装在顶板25上。

另外，蓄电装置壳体17b形成为下表面开口的箱状，控制器壳体18b形成为上表面开口的箱状，蓄电装置壳体17b经由防振固定件(mount)25a......(参照图5、图6)设置在顶板25上。

在蓄电装置17的壳体17b上，在右侧面上设有吸气口26，在控制器18的壳体18b上，在左侧面上设有排气口27，并且在顶板25上的两者重叠的位置上，设有使壳体17b、18b彼此连通的通气口28。

另外，虽然未图示，但在吸气口26及排气口27上，设有用来防止异物的侵入的金属网或过滤器。

此外，在蓄电装置17的壳体17b内设有吸入风扇29，构成为，在该吸入风扇29的作用下，导入到蓄电装置17(壳体17b)内的外界气体(冷却空气)如图1、图5中的箭头所示那样从通气口28进入到控制器18(壳体18b)内，在冷却后被从排气口27排出。

另一方面，作为将蓄电装置主体17a对来自外部的热防护的机构，如图5所示，在壳体17b的上表面内侧设有用来将太阳热隔断的绝热部件30，并且在顶板下表面上，设有将来自作为发热的液压设备的液压泵15及控制阀16的热隔断的绝热部件31。

另外，作为将蓄电装置主体17a从太阳热防护的机构，也可以将壳体17b的上表面部做成由外、内板构成的双层构造而在中间形成空气层，并且在壳体周面上设置将闷在该空气层中的热向外部散逸的多个散逸孔。在此情况下，绝热部件30也可以不设置，也可以设置在空气层的下侧而做成双层绝热构造。

进而，在架台23的前后及左右的各侧面(支柱间)，以从周围包围液压设备空间S的状态安装有未图示的隔热板。

通过该隔热板，分别防止来自液压设备(液压泵15、控制阀16)的热散出到架台外周侧而迂回到顶板25上的蓄电装置17中、或对设置在架台23周围的蓄电装置17以外的电气设备(如后述那样设置在架台前方的变换器20等)放射、以及包括来自消声器22的热的发动机舱内的热侵入到架台23的空间S中。

其中，左侧面的隔热板兼作为导引部件，在也覆盖排气口27的状态下设置，所以在该隔热板兼导引部件上设置将从排气口28出来的排气向外部散逸的开口。

此外，在架台23的前面上安装控制通常电池的转换器32，并且在架台前方将变换器20经由未图示的其他架台设置在上框架21上。

这样，由于将蓄电装置17和控制器18经由分隔板(顶板25)上下配置，所以容易在周围确保冷却空气的通路。

特别是，上侧的蓄电装置17由于从其他所有的设备突出而配置在最高的位置上，所以在周围没有障碍物而通风良好，被有效地冷却。

并且，通过将两者专用的冷却空气导入到两者17、18的壳体17b、18b内而将主体直接冷却、以及是通过吸入风扇29进行的强制吸排方式，能够将两主体17a、18b效率良好地冷却。

通过这些方面，能够提高冷却效率、确保两者17、18的本来的性能及寿命。

特别是，对热承受力较弱的蓄电装置17的冷却效果变高，防止起因于热的故障，寿命改善效果变得显著。

除此以外，通过由于将壳体17b、18b内作为冷却空气的通路使用而不需要追加多余的设备、以及将两者17、18用共通的冷却构造冷却，在成本及空间的方面变得有利。

此外，通过将两者17、18上下配置，能够得到以下的效果。

i)能够在有限的空间内使两者17、18接近、并且如上述那样在周围确保足够的空间。进而，能够将通气口28作为连接两者17、18的配线的通孔使用。通过以上的方面，维护及配线变得容易。

ii)能够提高空间的利用效率。由此，设备布置变得容易。或者能够将设备占用空间缩小而缩小设备的后端旋转半径。

其他实施方式

(1)也可以将吸入风扇29设置在通气口28或控制器壳体18b的排气口27附近。

或者，也可以代替吸入风扇29而使用压入风扇。此外，也可以不设置这样的风扇而通过自然对流来吸排空气。在此情况下，根据状况，有可能实施方式的吸气口26作为排气口、排气口27作为吸气口发挥功能。

(2)在上述实施方式中，采取了设置相对于上框架23独立的自立式且组装式的架台23、将该架台23的顶板25作为分隔板在其上下组装蓄电装置17和控制器18的结构，但也可以将搁板状的分隔板作为上框架21的一部分设在上框架21上，在该分隔板的上下设置两者17、18。

(3)蓄电装置17及控制器18优选的是如上述实施方式那样配置在成为从座舱10内的作业视野的妨碍的可能性较少的右侧后部，但根据布置的状况也可以配置在其他的位置上。

尽管通过参考附图中的优选的实施方式描述了本发明，但需要注意的是在不脱离由权利要求书陈述的本发明的范围的情况下可以进行等价变更和替代。

Claims (3)

1.一种混合动力作业机械，其特征在于，具有：

下部行进体；

上部旋转体，旋转自如地搭载在上述下部行进体上；

作业附件，装备在上述上部旋转体上；

混合动力设备，搭载在上部旋转体上，该混合动力设备包括作为进行发电机作用和电动机作用的发电电动机的电源的蓄电装置、和控制该蓄电装置的控制器；

其中，

上述蓄电装置及控制器分别由主体和覆盖该主体的壳体构成，该蓄电装置和控制器在相互之间设置有分隔板的状态下上下重叠配置，分别在一个壳体上设置吸气口，在另一个壳体上设置排气口，并且在上述分隔板上设置通气口；

所述混合动力作业机械被构造成使从上述吸气口吸入到上述一个壳体内的冷却空气以通过上述通气口导入到上述另一个壳体中后再从排气口排出的路线流动，将蓄电装置及控制器冷却。

2.如权利要求1所述的混合动力作业机械，其特征在于，隔着上述分隔板分别将上述蓄电装置配置在上侧，将上述控制器配置在下侧。

3.如权利要求1所述的混合动力作业机械，其特征在于，在构成上述上部旋转体的上框架上设有具备多根支柱和顶板的架台，将该架台的上述顶板作为上述分隔板来设置蓄电装置和控制器。

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