CN101949160B - 混合动力作业机械 - Google Patents

Abstract

一种混合动力作业机械，在旋转体的上部框架中的从驾驶室内的操纵者看为某一方侧的后部处，装入具有多根支柱和顶板的架台，在该架台的顶板上设置蓄电装置，从而将蓄电装置配置为在搭载在上部旋转体上的全部的设备中为最高位。蓄电装置由主体和壳构成，构成为将冷却空气吸入壳内而进行冷却。

Description

混合动力作业机械

技术领域

本发明涉及一种并用发动机动力和电力的混合动力作业机械。 

背景技术

挖掘机如图8所示地构成为，在履带式的下部行进体1上绕相对于地面铅直的纵轴旋转自如地搭载有上部旋转体2，在该上部旋转体2的前部安装作业附属装置9，该作业附属装置9具有：动臂3、臂4、铲斗5、以及分别使这些动臂3、臂4、铲斗5动作的动臂压力缸6、臂压力缸7、铲斗压力缸8。 

在上部旋转体2上，在前部左侧搭载驾驶室10，并且在后端部安装配重11。 

在上部旋转体2的后部设置发动机室12，在该发动机室12内设置作为动力源的发动机13(参照日本特许第3649147号公报(以下，称为专利文献1。))。 

另外在本说明书中“前后”“左右”指由坐在驾驶室10内的操作者看的方向性。 

图9表示令该挖掘机为混合式而构成时的驱动系统以及控制系统的框图构成。 

在发动机13上连接进行发电机作用和电动机作用的发电电动机14及液压泵15，这些被发动机13驱动。 

自液压泵15的输出油经由控制阀(阀自身被设置在每一个促动器上，但在此作为多个阀的集合体表示)16而被供给至图8所示的动臂压力缸6、臂压力缸7、铲斗压力缸8、以及未图示的左、右两行进用液压马达等的液压促动器，驱动这些液压促动器。 

另一方面，在发电电动机14上分别经由控制器18连接由充电电池等构成的蓄电装置(动力蓄电池)17、经由变换器20连接作为旋转驱动源的旋转电动机19。 

控制器18控制与发电电动机14的发电机输出的多或少对应的蓄电装置17的充/放电作用等。 

变换器20进行发电电动机14的发电机作用和电动机作用的切换、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式挖掘机上的混合设备如日本特开2007-107230号公报(以下，称为专利文献2。)所示地被设置在发动机室12等中。 

在此，对于混合设备中的自发热及耐热性较弱的蓄电装置17，为了确保本来的性能及寿命而必须进行冷却，作为其冷却方式而采用空气冷却方式，该方式在成本、空间等方面最有优势。 

在专利文献1、2所示的现有技术中，将蓄电装置17并列地配置在与其他的混合设备、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，在既有的机械的有限的空间中追加混合设备所以设备设置空间受到限制。 

因此，在采用同一平面配置的现有技术中，在狭小的空间中密集了包含蓄电装置17的多个设备。 

因此，在采用空气冷却方式时，在蓄电装置17的周围不能够充分获得作为冷却空气的通路的空间。因此对于蓄电装置17的冷却空气的流动变差而冷却效率降低，存在蓄电装置17的性能、寿命降低的问题。 

发明内容

本发明提供一种能够借助空气冷却方式高效率地冷却蓄电装置的混合动力作业机械。 

本发明是一种混合动力作业机械，具有作业附属装置的上部旋转体被旋转自如地搭载在下部行进体上，在该上部旋转体上，在安装了上述作业附属装置的一侧的前部设置驾驶室，并且搭载有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，其中，上述蓄电装置设置在上部旋转体的上部框架上，从上述驾驶室内的操纵者观察时，其位于构成上述旋转体的上部框架的后部的另一侧，并且在安装在上述上部框架的后部另一侧上的所有设备中位于最高的位置、即周围没有障碍物且通风最好的位置上。 

若根据本发明，则蓄电装置被设置在搭载在上部旋转体上的全部的设备中的最高位置、即周围没有障碍物且通风最好的位置上，所以能够有利于与冷却空气的接触而有效地冷却蓄电装置。 

此外在周围完全没有成为维护的障碍的部件，所以包含蓄电装置的更换的维护作业十分容易。 

并且被设置在从驾驶室内的操纵者看为另一侧后部的、从作业时必需的视野离开的位置上，所以即便蓄电装置位于较高位置，成为作业视野的妨碍的可能性也很低。 

附图说明

图1是本发明的实施方式的混合挖掘机中的上部旋转体的上部框架的立体图。 

图2是本发明的实施方式的混合挖掘机中的上部旋转体的上部框架的俯视图。 

图3是设置在上部框架上的架台和装入该架台的蓄电装置以及控制器的分解立体图。 

图4是在该架台上装入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的后视图。 

图7是表示关于蓄电装置的隔热构造的其他实施方式的局部立体图。 

图8是作为本发明的应用对象例的挖掘机的概略侧视图。 

图9是令该挖掘机为混合式而构成时的驱动系统以及控制系统的框图构成图。 

具体实施方式

参照图1～7说明本发明的实施方式。 

在实施方式中，将图8、9所示的混合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挖掘机上的部件及设备，对于与图8、9所示的部件相同的部件标注相同的附图标记。 

在图1、2中，21为构成上部旋转体2的上部框架，在该上部框架21的前部大致中央处安装图8的作业附属装置9，并且在作为前部一侧的前部左侧搭载驾驶室10，在后部搭载发动机13，在发动机13上连接发电电动机14以及液压泵15。图2中22为发动机13的消声器。 

在上部框架21的右侧台面的后部(从驾驶室10内的操纵者看为右斜后方)安装架台23，在该架台23中装入包含蓄电装置17等的混合设备的多个设备。另外，设备等的位置关系从驾驶室10内的操纵者看特别指定。以下， 在本实施方式中“一侧”与“左侧”对应，“另一侧”与“右侧”对应。 

详述该点。 

架台23如图3～图6所示地构成为能够自立的组装式的独立的台，前后左右共计四根(也可以五根以上)的支柱24...利用多个梁材而被螺栓结合，在该支柱24...的上端间安装了顶板25。 

在图5、6所示那样地在顶板25的下方的空间S中收纳液压泵15以及控制阀16(跨过两者15、16)的状态下，该架台23利用各支柱24...的下端部而拆装自如地安装在上部框架21上，在顶板25的上表面侧设置蓄电装置17、在下面侧设置控制器18。 

即蓄电装置17和控制器18在顶板25夹在蓄电装置17和控制器18之间的状态下被配置为上下重叠，上侧的蓄电装置17被配置为在搭载在上部旋转体2上的全部的设备中位于最高位的状态。 

蓄电装置17以及控制器18分别由主体17a、18a和覆盖主体的壳17b、18b构成，主体彼此在隔着顶板25而对置的状态下被安装在顶板25上。 

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

在蓄电装置17的壳17b上在右侧面设置吸气口26，在控制器18的壳18b上在左侧面设置排气口27，并且在顶板25的两者重叠的位置上设置使壳17b、18b彼此连通的通气口28(在单独看蓄电装置17时为冷却空气的排出口)。 

另外，未图示但在吸气口26以及排气口27上设置用于防止异物侵入的金属网或过滤器。 

此外在蓄电装置17的壳17b内设置吸入风扇29。 

根据该构成，外部空气(冷却空气)被吸入风扇29吸入至蓄电装置17(壳17b)内，如图1、5中的箭头所示那样地通过蓄电装置主体17a和壳17b之间而从通气口28进入至控制器18(壳18b)内。 

并且与蓄电装置17相同地通过控制器主体18a与壳18b之间而从排气口27排出至外部。 

另外，未图示但通常在架台23中的排气口27所开口的一侧的面(架台23的左侧面)上在覆盖排气口27的状态下设置兼作隔热板的罩部件，因此在该隔热板兼罩部件上设置将从排气口28排出的排气放至外部的开口。 

另一方面，若令蓄电装置17位于最高位，则承受太阳的直射热，因此有可能冷却效果降低。 

于是，作为对于太阳的热而保护蓄电装置主体17a的方式，如图5所示，在壳17b的上表面的内侧设置作为用于遮断太阳热的隔热层的隔热材料30。 

此外，在顶板下面设置遮断来自作为发热的液压设备的液压泵15以及控制阀16的热的隔热材料31。 

进而在架台23的前后以及左右的各侧面(支柱间)在从周围围住液压设备空间S的状态下安装未图示的隔热板。 

借助该隔热板能够防止来自液压设备(液压泵15、控制阀16)的热向架台外周侧排出而绕入顶板25上的蓄电装置17或辐射至绕架台23设置的蓄电装置17之外的电气设备(后述那样地设置在架台前方的变换器20等)，以及能够防止包含来自消声器22的热的发动机室的热侵入至架台23的空间S。 

此外在架台23的前面通常安装控制蓄电池的转换器32，并且在架台前方经由未图示的其他的架台将变换器20设置在上部框架21上。 

如此地将蓄电装置17设置在搭载在上部旋转体2上的全部的设备中最高位置、即周围没有障碍物且通风最佳的位置上，所以能够有利于与冷却空气的接触而有效地冷却蓄电装置17。 

此外在周围没有成为维护障碍的部件，能够确保充分的维护空间，所以蓄电装置17的维护十分容易。 

进而设置在从驾驶室10内的操纵者看为右侧后部的、在作业时从必要的视野离开的位置上，所以即使蓄电装置17位于高位置，成为作业视野的妨碍的可能性也很低。 

此外根据实施方式能够获得以下效果。 

(i)借助将冷却空气导入蓄电装置17的壳17b内而使其直接与蓄电装置主体17a接触、以及基于吸入风扇29的强制吸排方式，能够更加高效率地冷却主体17a。 

(ii)借助设置在蓄电装置壳17b的上表面的内侧的隔热材料30(隔热层)从太阳热防护蓄电装置主体17a，能够提高蓄电装置主体17a的冷却效果。 

(iii)能够利用蓄电装置17(架台顶板25)的下方空间及架台支柱24而在不妨碍蓄电装置17的冷却性能及维护性的状态下紧凑地装入其他的设 备(控制器18、转换器32、液压泵15、控制阀16)。 

从而能够提高空间的利用效率，因此使设备布置变得容易。或者能够缩小设备占有空间而缩小机械的后端旋转半径。 

(iv)利用与蓄电装置17共通的冷却构造冷却设置在架台顶板25的下侧的蓄电装置控制用的控制器18，所以在成本以及空间方面有优势。 

(v)将大多同时进行检查的蓄电装置17和控制器18上下配置，能够在有限的空间内使两者17、18接近。因此令维护变得更加容易。 

(vi)能够将通气口28作为连接两者17、18的配线的通孔加以利用，因此令配线变得容易，并且距离最短。 

其他实施方式 

(1)图7表示有关于从太阳热防护蓄电装置主体17a的隔热层的其他实施方式。 

在该实施方式中，令蓄电装置壳17b的上表面部为由内板33、34构成的双重壁构造，在内板33、34之间形成作为隔热层的空气层35。 

此外，在与该空气层35对应的壳周面上部设置将含于空气层35中的热放至壳外部的多个释放孔36...。 

若如此，能够提高对于太阳热的隔热效果而进一步提高蓄电装置17的冷却效果。 

在该实施方式中，也可以如图示那样地在空气层35的下侧设置隔热材料30，也可以不设置。此外可以在空气层35中填充隔热材料。 

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

或者也可以取代吸入风扇29而使用压入风扇。此外也可以不设置这样的风扇而借助自然对流吸排空气。此时根据情况而存在如下可能性：实施方式的吸气口26作为排气口、而排气口27作为吸气口发挥作用。 

(3)可以分别设置蓄电装置17和控制器18的冷却构造而采用分别独立冷却的构成。 

此时蓄电装置17的排气口被设置在蓄电装置壳17b(侧面等)上。 

(4)在上述实施方式中，在架台顶板25的下侧设置控制器18，但也可以在其他位置、在从蓄电装置17离开的位置上设置控制器18。 

(5)在上述实施方式中在相对于上部框架21独立组装的架台23的顶板25上设置蓄电装置17，但也可以经由撑架而将棚状的支承板固定在上部 框架21的右侧后部而将蓄电装置17设置在该支承板上(在全部的设备中为最高位)。 

虽然参照附图和优选实施方式对本发明进行了描述，但显然可以在不脱离本发明的权利要求的范围内进行应用或者替换。 

Claims (5)

1.一种混合动力作业机械，具有：

下部行进体；

上部旋转体，被旋转自如地搭载在上述下部行进体上；

作业附属装置，配置在构成上述上部旋转体的上部框架的前部的中央处；

驾驶室，设置在安装了上述作业附属装置的上述上部旋转体的一侧的前部；

蓄电装置，搭载在上述上部旋转体上，成为进行发电机作用和电动机作用的发电电动机的电源，该蓄电装置设置在上部旋转体的上部框架上，从上述驾驶室内的操纵者观察时，其位于构成上部旋转体的上部框架的后部的另一侧，并且在安装在上述上部框架的后部另一侧上的所有设备中位于最高的位置、即周围没有障碍物且通风最佳的位置上。

2.如权利要求1所述的混合动力作业机械，其特征为，通过将蓄电装置主体收纳在蓄电装置壳内而构成蓄电装置，将冷却空气导入上述壳内而使其直接与上述蓄电装置主体接触，在冷却后向壳外排出。

3.如权利要求2所述的混合动力作业机械，其特征为，在上述蓄电装置壳的上表面的内侧设置阻隔太阳热以保护蓄电装置主体的隔热层。

4.如权利要求3所述的混合动力作业机械，其特征为，上述壳的上表面构成为由外、内板构成的双重壁构造而形成空气层以作为上述隔热层，并且在壳周面上设置用于将该空气层的热释放至壳外部的释放孔。

5.如权利要求1所述的混合动力作业机械，其特征为，具有多根支柱和架设在该支柱间的上端部间的顶板的架台被组装入上述上部框架，在该架台的顶板上设置上述蓄电装置。

Images