JP2010065423A - Travel device of construction machinery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は建設機械の走行装置に関するものであり、特に、バッテリを電源として電動モータの駆動力で走行する建設機械の走行装置に関するものである。 The present invention relates to a traveling device for a construction machine, and more particularly to a traveling device for a construction machine that travels with a driving force of an electric motor using a battery as a power source.
近年、排気ガスや騒音等の作業環境を改善した建設機械が種々提案されている。その一つに、エンジンと電動モータを併用したハイブリッド式の建設機械がある。このハイブリッド式の建設機械は、エンジンの動力で駆動される作業機駆動用の油圧ポンプの他に、バッテリの電力で駆動される電動モータが設けられている。そして、作業機駆動モードを切り換えると、油圧ポンプの駆動を「バッテリ駆動」、「エンジン駆動」、「エンジン駆動とバッテリによるアシスト駆動」に変更することが可能で、この駆動形式を作業内容等に応じて切り換えることにより、エンジンの負荷を軽減して排気ガスや騒音等を改善するようにしている。このとき、油圧ポンプの駆動力によってブーム、アーム、及びバケットの駆動と走行駆動とが行われるようになっている。このような建設機械においては、バッテリ及び電動モータは、下部走行体上に旋回自在に配置された上部旋回体上に設けられている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, various construction machines having improved work environments such as exhaust gas and noise have been proposed. One example is a hybrid construction machine that uses both an engine and an electric motor. This hybrid construction machine is provided with an electric motor driven by battery power in addition to a hydraulic pump for driving a work machine driven by engine power. When the work implement drive mode is switched, the drive of the hydraulic pump can be changed to “battery drive”, “engine drive”, or “engine drive and battery-assisted drive”. By switching accordingly, the engine load is reduced to improve exhaust gas and noise. At this time, the boom, arm, and bucket are driven and driven by the driving force of the hydraulic pump. In such a construction machine, the battery and the electric motor are provided on an upper swing body that is rotatably disposed on the lower traveling body (see, for example, Patent Document 1).
又、トンネル工事等、無排気ガスが要求される作業現場では、エンジンの使用ができないので、バッテリと電動モータだけを搭載した電動式の建設機械も知られている。このような建設機械の場合も、電力配線経路の短縮化と信号線の単純化を図るために、バッテリと電動モータは上部旋回体上に設けられている(例えば、特許文献2参照)。
従来技術の如く、バッテリ及び電動モータが上部旋回体上に配置されていると、バッテリ及び電動モータと周辺機器の配置密度が高くなって隣接部品同志が接近し合い、メンテナンスが行い難いのみならず、上部旋回体の重量が大きくなって、建設機械全体の重心位置が高くなり安定性の面からも不利になる。 又、特許文献1及び特許文献2に記載の建設機械の走行装置の駆動では、図4に示すように、エンジン1、制御装置2、バッテリ3及び電動モータ4は、下部走行体5上に配置された上部旋回体6上に設けられ、且つ、エンジン1及び電動モータ4の動力によって駆動する油圧ポンプを使用すると共に、該油圧ポンプの駆動力により作動する走行用油圧モータ7を使用している。依って、更なる排ガス低減作用や燃費の向上を図るためには、走行装置を油圧モータから電動モータに変更し、走行停止時のエネルギー回生を行う必要がある。
When the battery and the electric motor are arranged on the upper swing body as in the prior art, the arrangement density of the battery, the electric motor and the peripheral device is increased, and adjacent components come close to each other, and maintenance is difficult. The weight of the upper turning body is increased, the center of gravity of the entire construction machine is increased, which is disadvantageous in terms of stability. Further, in the driving of the traveling device of the construction machine described in Patent Document 1 and Patent Document 2, as shown in FIG. 4, the engine 1, the control device 2, the battery 3 and the
また、上部旋回体6にバッテリ3や制御装置2を搭載した状態で走行装置を電動化すると、上部旋回体6下部走行体5の間を電源及び制御(信号)用のケーブル8で接続する必要があるが、上部旋回体6が旋回自在に設けられているので、上部旋回体6と下部走行体5の接合部には、上部旋回体6が回転しても電源及び制御用のケーブル8が切断されないように、スイベルジョイント9を設けて上部旋回体6と下部走行体5を接合させる必要がある。
Further, when the traveling device is electrified with the battery 3 and the control device 2 mounted on the
更に、走行装置に用いられる電動モータには電源用ケーブル及び/又は制御用ケーブルを複数本用いて、上部旋回体と下部旋回体の間を接続する必要があり、加えて、走行装置には左右の電動モータを設置する必要があるので、更に2倍の本数のケーブルを用いて、上部旋回体と下部旋回体の間を接続させなければならない。 Furthermore, it is necessary to connect a plurality of power cables and / or control cables to the electric motor used in the traveling device between the upper revolving unit and the lower revolving unit. Therefore, it is necessary to connect between the upper swing body and the lower swing body by using twice as many cables.
従って、上部旋回体と下部旋回体の接合部に設けたスイベルジョイントは、かなり多くの本数のケーブルに対応できるように構成する必要があり、その結果、スイベルジョイント自体が大型化して搭載困難になると共に、高コスト化を招くと云う問題がある。 Accordingly, the swivel joint provided at the joint between the upper and lower revolving bodies must be configured to be able to handle a considerably large number of cables. As a result, the swivel joint itself becomes large and difficult to mount. At the same time, there is a problem of increasing the cost.
そこで、搭載困難な大型のスイベルジョイントを使用することなく、走行装置を電動化する為に解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。 Therefore, a technical problem to be solved in order to electrify the traveling device is generated without using a large swivel joint that is difficult to mount, and the present invention aims to solve this problem.
本発明は上記の目的を達成するために提案されたものであり、請求項1記載の発明は、下部走行体に上部旋回体を旋回自在に搭載し、且つ、バッテリを電源として電動モータの駆動力で走行する建設機械の走行装置において、下部走行体には、バッテリと電動モータが設置され、上部旋回体からの無線信号によって電動モータが駆動制御される建設機械の走行装置を提供するものである。 The present invention has been proposed in order to achieve the above object, and the invention according to claim 1 is characterized in that the upper swing body is rotatably mounted on the lower traveling body, and the electric motor is driven using the battery as a power source. In a traveling device for a construction machine that travels by force, a battery and an electric motor are installed in a lower traveling body, and a traveling device for a construction machine in which an electric motor is driven and controlled by a radio signal from an upper swing body is provided. is there.
この構成によれば、上部旋回体からの無線信号によって下部走行体側の電動モータが駆動制御されるので、上部旋回体と下部走行体側ケーブルの接合部に設けるケーブルの本数は従来に比べて少なくなる。 According to this configuration, since the electric motor on the lower traveling body side is driven and controlled by the radio signal from the upper swing body, the number of cables provided at the joint between the upper swing body and the lower traveling body side cable is reduced as compared with the prior art. .
また、重量部品であるバッテリと電動モータが下部走行体に設置される。依って、建設機械全体の重心位置が低くなるために、走行操作時の安定性が向上する。さらに、上部旋回体からの無線信号によって電動モータを駆動制御することで、建設機械を走行/停止させることができる。 In addition, a heavy battery and an electric motor are installed in the lower traveling body. Therefore, since the center of gravity of the entire construction machine is lowered, the stability during the traveling operation is improved. Furthermore, the construction machine can be run / stopped by driving and controlling the electric motor with a radio signal from the upper swing body.
また、請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、上記上部旋回体には送信コントローラが設置され、且つ、上記下部旋回体には受信コントローラが設置され、前記送信コントローラから前記受信コントローラへ上記無線信号が送信されことにより、該受信コントローラが上記電動モータを駆動制御する建設機械の走行装置を提供するものである。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, a transmission controller is installed in the upper swing body, and a reception controller is installed in the lower swing body, and the reception controller receives the reception from the transmission controller. When the radio signal is transmitted to the controller, the receiving controller provides a construction machine traveling device in which the electric motor is driven and controlled.
この構成によれば、上部旋回体から下部旋回体へ無線信号を送信することによって電動モータを駆動制御することができるので、上部旋回体と下部旋回体との間に配線材を設ける必要がなくなる。従って、電気的な信頼性を一段と向上させることができる。 According to this configuration, since the electric motor can be driven and controlled by transmitting a radio signal from the upper swing body to the lower swing body, it is not necessary to provide a wiring member between the upper swing body and the lower swing body. . Therefore, electrical reliability can be further improved.
また、請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、上部旋回体の運転室には操作レバーが設置され、送信コントローラは、操作レバーの操作位置に対応した無線信号を受信コントローラへ送信する建設機械の走行装置を提供するものである。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, an operation lever is installed in the cab of the upper swing body, and the transmission controller sends a radio signal corresponding to the operation position of the operation lever to the reception controller. A traveling device for a construction machine for transmission is provided.
この構成によれば、上部旋回体の運転室に設置された操作レバーを操作することにより、その操作レバーの操作位置に対応した無線信号によって電動モータを駆動制御して建設機械を走行/停止させることができるので、運転室での操作性が一段と向上する。 According to this configuration, by operating the operating lever installed in the cab of the upper-part turning body, the electric motor is driven and controlled by the radio signal corresponding to the operating position of the operating lever to run / stop the construction machine. Therefore, the operability in the cab is further improved.
請求項1記載の発明によれば、上部旋回体からの無線信号によって下部走行体側の電動モータを駆動制御することにより、上部旋回体と下部走行体側ケーブルの接合部に設けるケーブルの本数を従来に比べて大幅に少なくできるので、搭載困難な大型のスイベルジョイントを使用する必要がなく、簡単な構成で走行装置を用意に電動化することができる。 According to the first aspect of the present invention, the number of cables provided at the joint between the upper swing body and the lower travel body side cable is conventionally controlled by driving and controlling the electric motor on the lower travel body side by the radio signal from the upper swing body. Since it can be significantly reduced as compared with the above, it is not necessary to use a large swivel joint that is difficult to mount, and the traveling device can be easily electrified with a simple configuration.
又、バッテリ及び電動モータが下部走行体に設置されるので、重心位置が低くなって走行操作時の安定性が向上すると共に、上部旋回体からの無線信号によって建設機械を走行/停止させることができるので操作性が一段と向上する。 Further, since the battery and the electric motor are installed in the lower traveling body, the position of the center of gravity is lowered, the stability during traveling operation is improved, and the construction machine can be traveled / stopped by a radio signal from the upper swing body. Because it is possible, operability is further improved.
また、請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の発明の効果に加えて、上部旋回体と下部走行体との間に配線材を設ける必要がなくなるので電気的な信頼性が向上する。 Further, according to the invention described in claim 2, in addition to the effect of the invention described in claim 1, it is not necessary to provide a wiring material between the upper swing body and the lower traveling body, so that electrical reliability is improved. To do.
また、請求項3記載の発明によれば、請求項2記載の発明の効果に加えて、運転室に設置された操作レバーを操作すれば、任意に建設機械を走行/停止させることができるので運転室での操作性がよくなる。 According to the invention described in claim 3, in addition to the effect of the invention described in claim 2, if the operation lever installed in the cab is operated, the construction machine can be arbitrarily run / stopped. The operability in the cab is improved.
本発明は、搭載困難なスイベルジョイントを使用することなく走行装置を電動化し、建設機械の安定性等を向上させるという目的を達成するために、下部走行体に上部旋回体を旋回自在に搭載し、且つ、バッテリを電源として電動モータの駆動力で走行する建設機械の走行装置において、下部走行体には、バッテリと電動モータが設置され、上部旋回体からの無線信号によって電動モータが駆動制御される建設機械の走行装置を提供することによって実現した。 In order to achieve the object of electrifying the traveling device without using a difficult-to-mount swivel joint and improving the stability of the construction machine, etc., the present invention mounts the upper swinging body on the lower traveling body in a freely swingable manner. In the traveling device of the construction machine that travels with the driving force of the electric motor using the battery as a power source, the battery and the electric motor are installed in the lower traveling body, and the electric motor is driven and controlled by a radio signal from the upper swing body. This was realized by providing a traveling device for construction machinery.
以下、本発明に係る建設機械の走行装置について、油圧ショベルを例に挙げて好適な実施例を説明する。尚、本発明に係る建設機械は、エンジンと電動モータを併用したハイブリッド式の建設機械でもよいし、バッテリを電源とした電動モータによる電気式のハイブリッド式の建設機械でもよい。 Hereinafter, a preferred embodiment of a traveling device for a construction machine according to the present invention will be described taking a hydraulic excavator as an example. The construction machine according to the present invention may be a hybrid construction machine using both an engine and an electric motor, or an electric hybrid construction machine using an electric motor that uses a battery as a power source.
図1は、本発明を適用した建設機械としての油圧ショベルの側面図を示す。図1において、該油圧ショベル10は、下部走行体11上に旋回機構12を介して上部旋回体13が旋回自在に載置されている。上部旋回体13には、キャブ(運転室)14と建屋18が設けられている他に、前方中央部にブーム15が俯仰可能に取り付けられている。又、ブーム15の先端にはアーム16が上下回動自在に取り付けられ、更に該アーム16の先端にはバケット17が取り付けられている。
FIG. 1 is a side view of a hydraulic excavator as a construction machine to which the present invention is applied. In FIG. 1, the
また、上部旋回体13のキャブ14の内部には、運転操作のしやすい位置に操作レバー21が設置され、さらに、該操作レバー21の操作位置に対応した信号を無線で外部へ送信する送信コントローラ22が設置されている。尚、操作レバー21から送信される信号は有線で送信コントローラ22へ送信される。さらに、旋回機構12には、前記送信コントローラ22からの信号を無線で受信する受信コントローラ(制御装置)23が設置されている。
In addition, an
また、下部走行体11の内部には、複数個のバッテリ24が搭載され、且つ後輪両側のクローラ20を個別に回転駆動させるための電動モータ25が、後輪両側のクローラ20にそれぞれ配設されている。尚、複数個のバッテリ24は所望の電圧になるように直列又は並列に接続されて電動モータ25に配線されている。従って、受信コントローラ23からの制御指令信号によって電動モータ25が回転駆動すると、電動モータ25と回転軸が連結されたクローラ20を回転させてキャタビラ26を回して油圧ショベル10を走行させることができる。
A plurality of
図2は、下部走行体11と旋回機構12と上部旋回体13だけを示した背面図である。図1では説明できない部分の構造について、図2の背面図を用いて更に説明すると、上部旋回体13には、その建屋18内には、特に図示されていないが、作業機駆動用の油圧ポンプ、各種の機器、及び補器等が配設されている。一方、下部走行体11の左右両側のクローラ20に挟まれた中央部分には、複数個のバッテリ24が油圧ショベル10の前後方向に沿って着脱自在に取り付けられている。すなわち、複数個のバッテリ24は、バッテリケース24aに一括収納されて、左右両側のクローラ20を連結するロアフレーム27にボルトなどによって取り付けられている。
FIG. 2 is a rear view showing only the lower traveling
また、左右両側のクローラ20にはそれぞれ電動モータ25が取り付けられ、対応するクローラ20を回転させるように構成されている。尚、それぞれ電動モータ25又は受信コントローラ23と複数個のバッテリ24は、ケーブル29によって配線されている(図3参照)。
Further,
このような油圧ショベル10の構成において、キャブ14内のオペレータが操作レバー21を操作すると、操作レバー21の操作位置に対応した信号が有線で送信コントローラ22へ送信される。これによって、送信コントローラ22は、所望の制御指令信号を生成し、該制御指令信号を旋回機構12に設置された受信コントローラ23へ無線で送信する。
In such a configuration of the
これによって、受信コントローラ23は、受信した制御指令信号に基づいて電動モータ25へ制御信号を有線で送信するので、電動モータ25は、制御信号に応じた回転駆動を行う。従って、オペレータが操作レバー21を操作すると、無線信号によって電動モータ25を回転制御してクローラ20を回転/停止させることができるので、キャタビラ26を介して油圧ショベル10を走行/停止させることができる。
As a result, the
このようにして、上部旋回体13の操作機構(操作レバー21及び送信コントローラ22)と下部走行体11の走行駆動機構(受信コントローラ23、バッテリ24、及び電動モータ25など)を電気的に分離させたため、上部旋回体13と下部走行体11の連結部である旋回機構12の部分に、搭載困難なスイベルジョイントや電気的接続ターミナルを設ける必要がなくなるので、電気的な信頼性が一段と向上する。
In this manner, the operation mechanism (the
さらに、バッテリ24や電動モータ25などの重量部品が下部走行体11に配置されるため、建設機械全体の重心位置が低くなって走行時の安定性が向上する。また、バッテリ24や電動モータ25が上部旋回体13の建屋18に密集することがなくなるので、各種要素のメンテナンス性が一段と向上する。
Furthermore, since heavy components such as the
以上の如く、本発明によると、上部旋回体からの無線信号によって下部走行体側の電動モータを駆動制御する。従って、上部旋回体と下部走行体側ケーブルの接合部に設けるケーブルの本数を従来に比べて大幅に少なくできる。斯くして、搭載困難な大型のスイベルジョイントを使用する必要がなく、簡単な構成で走行装置を用意に電動化することができる。 As described above, according to the present invention, the electric motor on the lower traveling body side is driven and controlled by the radio signal from the upper swing body. Therefore, the number of cables provided at the joint between the upper revolving unit and the lower traveling unit side cable can be significantly reduced as compared with the conventional case. Thus, it is not necessary to use a large swivel joint that is difficult to mount, and the traveling device can be easily electrified with a simple configuration.
尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。 It should be noted that the present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention, and the present invention naturally extends to the modified ones.
例えば、建設機械の走行装置とは異なるエンジン動力で駆動される作業機駆動用の油圧ポンプなどは、上部旋回体13側に設置されていても構わない。
For example, a working machine driving hydraulic pump driven by engine power different from that of a construction machine traveling device may be installed on the
10 油圧ショベル
11 下部走行体
12 旋回機構
13 上部旋回体
14 キャブ
15 ブーム
16 アーム
17 バケット
18 建屋
20 クローラ
21 操作レバー
22 送信コントローラ
23 受信コントローラ
24 バッテリ
24a バッテリケース
25 電動モータ
26 キャタビラ
27 ロアフレーム
DESCRIPTION OF
13
Claims (3)
前記下部走行体には、前記バッテリと前記電動モータが設置され、前記上部旋回体からの無線信号によって前記電動モータが駆動制御されることを特徴とする建設機械の走行装置。 In the traveling device of the construction machine, which is mounted on the lower traveling body so that the upper revolving body can turn freely and travels with the driving force of the electric motor using the battery as a power source,
A traveling apparatus for a construction machine, wherein the lower traveling body is provided with the battery and the electric motor, and the electric motor is driven and controlled by a radio signal from the upper swing body.
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