JP2011122307A

JP2011122307A - 建設機械

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Publication number: JP2011122307A
Application number: JP2009278599A
Authority: JP
Inventors: Sanetaka Takeo; 実高竹尾
Original assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2009-12-08
Filing date: 2009-12-08
Publication date: 2011-06-23
Anticipated expiration: 2029-12-08
Also published as: CN102648145A; KR20120088808A; US20120325568A1; JP5527883B2; EP2511220A1; KR20140084347A; KR101484912B1; EP2511220B1; WO2011071084A1; CN102648145B; US8919465B2; EP2511220A4

Abstract

【課題】安全性が向上された建設機械を提供することを課題とする。
【解決手段】エンジンの駆動により発電を行う発電手段１２又は発電手段１２により発電された電力を蓄電する蓄電手段からの電力により駆動する電動駆動手段２１と、蓄電手段とを接続し電力を供給するための高電圧ケーブル６３（５３）を、鉛直方向に突出するフレーム構造部材４７のその側面に沿って配線することで、当該フレーム構造部材４７を立壁として高電圧ケーブル６３を好適に保護し、例えば建設機械が障害物等に衝突した場合であっても、当該フレーム構造部材４７によって高電圧ケーブル６３を好適に保護する。
【選択図】図６

Description

本発明は、建設機械に関する。

従来、エンジンの駆動により発電機にて発電を行い、発電された電力を蓄電装置に蓄電し、その蓄電された電力によりエンジンの駆動を補助する所謂ハイブリッド型建設機械が提案されている。例えば、以下の特許文献１に記載された建設機械では、発電機、蓄電装置、及び、これらの間における充電・給電を制御するインバータを近接して集中配置し、電気機器同士を接続する配線の長さを短くしている。

特開２００４−１６９４６６号公報

しかしながら、実際には、上記各電気機器を近接集中配置することができない場合もあり、このように近接集中配置できない電気機器同士を接続する配線を、安全に配置することが望まれている。

そこで、本発明の目的は、配線の安全性が向上された建設機械を提供することにある。

本発明の建設機械は、エンジンと、エンジンの駆動により発電を行う発電手段と、発電手段により発電された電力を蓄電する蓄電手段と、蓄電手段からの電力により駆動する電動駆動手段とを備えた建設機械において、発電手段又は電動駆動手段と、蓄電手段とを接続し電力を供給するための高電圧ケーブルが、鉛直方向に突出するフレーム構造部材のその側面に沿って配線されていることを特徴としている。

本発明の建設機械によれば、高電圧ケーブルが、鉛直方向に突出するフレーム構造部材の側面に沿って配線されるため、当該フレーム構造部材が立壁となって高電圧ケーブルが好適に保護され、例えば建設機械が障害物等に衝突した場合であっても、当該フレーム構造部材によって高電圧ケーブルが好適に保護され、その結果、安全性を向上できる。

ここで、フレーム構造部材の側面に沿って配線される高電圧ケーブルとしては、具体的には、蓄電手段に接続され発電手段を制御するインバータと発電手段との間の高電圧ケーブル、又は、蓄電手段に接続され電動駆動手段を制御するインバータと電動駆動手段との間の高電圧ケーブルが挙げられる。

また、フレーム構造部材は、作業用のブームを上下動可能に支持するＡフレームであり、高電圧ケーブルは、Ａフレームの内側の側面に沿って配線されているのが好ましい。このような構成を採用した場合、剛性の高いＡフレームによって、高電圧ケーブルが好適に保護され、安全性を向上できる。加えて、例えば建設機械が障害物等に衝突した場合であっても、Ａフレームは中央側に配置され衝突部位から離れていることになるから、高電圧ケーブルが一層好適に保護される。

また、フレーム構造部材は、ベースフレームの端部を構成し閉断面空間を形成するサイドフレームであり、高電圧ケーブルは、サイドフレーム内を通されて配線されているのが好ましい。このような構成を採用した場合、閉断面を構成し剛性の高いサイドフレーム内に高電圧ケーブルが通されるため、当該高電圧ケーブルが好適に保護され、安全性を向上できると共に、このように高電圧ケーブルを周囲から取り囲むサイドフレームが電磁波を遮断することになるため、電磁シールド性を向上できる。

本発明の建設機械によれば、高電圧ケーブルを好適に保護でき、安全性を向上できる。

本発明の第１実施形態に係る建設機械の外観を示す斜視図である。図１に示す建設機械の電気系統や油圧系統等の内部構成を示すブロック図である。図２中の蓄電手段の内部構成を示す回路図である。図１中の旋回体のハウス部を示す斜視図である。ハウス部内に蓄電手段のキャパシタボックスを設置した状態を示す断面図である。旋回用電動機とそのインバータ回路とを接続する高電圧ケーブル配線を、ベースフレーム、Ａフレーム、ハウス部右前部内の部品と共に示す斜視図であり、車両左後方上方から見た斜視図である。図６を車両右後方上方から見た斜視図である。図６及び図７の平面図である。電動発電機とそのインバータ回路とを接続する高電圧ケーブル配線を、ベースフレーム、Ａフレーム、ハウス部右前部内の部品と共に示す斜視図であり、車両左後方上方から見た斜視図である。図９を車両右後方上方から見た斜視図である。図９及び図１０の平面図である。図１１のXII-XII矢視図である。本発明の第２実施形態に係る建設機械の要部を示す斜視図であって、電動発電機とそのインバータ回路とを接続する高電圧ケーブル配線を、ベースフレーム、Ａフレーム、ハウス部右前部内の部品と共に示す斜視図であり、車両左後方上方から見た斜視図である。図１３を車両右後方上方から見た斜視図である。図１３及び図１４の平面図である。さらに他の実施形態に係る建設機械の電気系統や油圧系統等の内部構成を示すブロック図である。

以下、本発明による建設機械の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る建設機械の外観を示す斜視図である。この実施形態の建設機械は、所謂ハイブリッド型建設機械であり、その一例としてのリフティングマグネット車両を示すものである。

図１に示すように、リフティングマグネット車両１は、無限軌道を含む走行機構２と、走行機構２の上部に旋回機構３を介して回動自在に搭載された旋回体４とを備えている。旋回体４には、作業用のブーム５と、ブーム５の先端にリンク接続されたアーム６と、アーム６の先端にリンク接続されたリフティングマグネット７とが取り付けられている。このリフティングマグネット７は、鋼材などの吊荷Ｇを磁力により吸着して捕獲するための設備である。ブーム５、アーム６及びリフティングマグネット７は、各々ブームシリンダ８、アームシリンダ９及びバケットシリンダ１０によって油圧駆動される。

また、旋回体４には、リフティングマグネット７の位置や励磁動作及び釈放動作を操作する操作者を収容するための運転室４ａや、油圧を発生するための動力源であるエンジン１１（図２参照）といった動力源等を収容したハウス部４ｂが設けられている。エンジン１１は、例えばディーゼルエンジンで構成される。

図２は、図１に示す建設機械の電気系統や油圧系統等の内部構成を示すブロック図であり、構成は所謂パラレル方式と称されるものである。なお、図２では、機械的に動力を伝達する系統を二重線で、油圧系統を太い実線で、操縦系統を破線で、電気系統を細い実線でそれぞれ示している。また、図３は、図２中の蓄電手段１２０の内部構成を示す図である。

図２に示すように、リフティングマグネット車両１は電動発電機（発電手段）１２及び変速機１３を備えており、エンジン１１及び電動発電機１２の回転軸は、共に変速機１３の入力軸に接続されることにより互いに連結されている。エンジン１１の負荷が大きいときには、電動発電機１２がこのエンジン１１を作業要素として駆動することによりエンジン１１の駆動力を補助（アシスト）し、電動発電機１２の駆動力が変速機１３の出力軸を経てメインポンプ１４に伝達される。一方、エンジン１１の負荷が小さいときには、エンジン１１の駆動力が変速機１３を経て電動発電機１２に伝達されることにより、電動発電機１２が発電を行う。

電動発電機１２は、例えば、磁石がロータ内部に埋め込まれたＩＰＭ（Interior Permanent Magnetic）モータによって構成される。電動発電機１２の駆動と発電との切り替えは、リフティングマグネット車両１における電気系統の駆動制御を行うコントローラ３０により、エンジン１１の負荷等に応じて行われる。

変速機１３の出力軸にはメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が接続されており、メインポンプ１４には高圧油圧ライン１６を介してコントロールバルブ１７が接続されている。コントロールバルブ１７は、リフティングマグネット車両１における油圧系の制御を行う装置である。このコントロールバルブ１７には、図１に示した走行機構２を駆動するための左右の油圧モータ２ａ，２ｂの他、ブームシリンダ８、アームシリンダ９及びバケットシリンダ１０が高圧油圧ラインを介して接続されており、コントロールバルブ１７は、これらに供給する油圧を運転者の操作入力に応じて制御する。

電動発電機１２の電気的な端子には、インバータ回路（インバータ）１８Ａの出力端が接続されている。インバータ回路１８Ａの入力端には、蓄電手段１２０が接続されている。蓄電手段１２０は、図３に示すように、直流母線であるＤＣバス１１０、昇降圧コンバータ１００及びキャパシタ１９を備えている。すなわち、インバータ回路１８Ａの入力端は、ＤＣバス１１０を介して昇降圧コンバータ１００の入力端に接続されている。昇降圧コンバータ１００の出力端には、キャパシタ１９が接続されている。キャパシタ１９は、ここでは、多数のセルを有する構成とされている。なお、キャパシタに代えてバッテリを用いることもできる。

図２に戻って、インバータ回路１８Ａは、コントローラ３０からの指令に基づき、電動発電機１２の運転制御を行う。すなわち、インバータ回路１８Ａが電動発電機１２を電動（アシスト）運転させる際には、必要な電力をキャパシタ１９と昇降圧コンバータ１００からＤＣバス１１０を介して電動発電機１２に供給する。また、電動発電機１２を発電運転させる際には、電動発電機１２により発電された電力をＤＣバス１１０及び昇降圧コンバータ１００を介してキャパシタ１９に充電する。なお、昇降圧コンバータ１００の昇圧動作と降圧動作の切替制御は、ＤＣバス電圧値、キャパシタ電圧値及びキャパシタ電流値に基づき、コントローラ３０によって行われる。これにより、ＤＣバス１１０を、予め定められた一定電圧値に蓄電された状態に維持することができる。

また、蓄電手段１２０のＤＣバス１１０には、インバータ回路２０Ｂを介して図１に示したリフティングマグネット７が接続されている。リフティングマグネット７は、金属物を磁気的に吸着させるための磁力を発生する電磁石を含んでおり、インバータ回路２０Ｂを介してＤＣバス１１０から電力が供給される。インバータ回路２０Ｂは、コントローラ３０からの指令に基づき、電磁石をオンにする際には、リフティングマグネット７へ要求された電力をＤＣバス１１０より供給する。また、電磁石をオフにする場合には、回生された電力をＤＣバス１１０に供給する。

さらに、蓄電手段１２０には、インバータ回路（インバータ）２０Ａが接続されている。インバータ回路２０Ａの一端には作業用電動機としての旋回用電動機（交流電動機；電動駆動手段）２１が接続されており、インバータ回路２０Ａの他端は蓄電手段１２０のＤＣバス１１０に接続されている。旋回用電動機２１は、旋回体４を旋回させる図１に示した旋回機構３の動力源である。旋回用電動機２１の回転軸２１Ａには、レゾルバ２２、メカニカルブレーキ２３及び旋回減速機２４が接続される。

旋回用電動機２１が力行運転を行う際には、旋回用電動機２１の回転駆動力の回転力が旋回減速機２４にて増幅され、旋回体４が加減速制御され回転運動を行う。また、旋回体４の慣性回転により、旋回減速機２４にて回転数が増加されて旋回用電動機２１に伝達され、回生電力を発生させる。旋回用電動機２１は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御信号によりインバータ回路２０Ａによって交流駆動される。旋回用電動機２１としては、例えば、磁石埋込型のＩＰＭモータが好適である。

レゾルバ２２は、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転位置及び回転角度を検出するセンサであり、旋回用電動機２１と機械的に連結することで回転軸２１Ａの回転角度及び回転方向を検出する。レゾルバ２２が回転軸２１Ａの回転角度を検出することにより、旋回機構３の回転角度及び回転方向が導出される。メカニカルブレーキ２３は、機械的な制動力を発生させる制動装置であり、コントローラ３０からの指令によって、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａを機械的に停止させる。旋回減速機２４は、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転速度を減速して旋回機構３に機械的に伝達する減速機である。

なお、ＤＣバス１１０には、インバータ回路１８Ａ，２０Ａ，２０Ｂを介して、電動発電機１２、旋回用電動機２１及びリフティングマグネット７が接続されているため、電動発電機１２で発電された電力がリフティングマグネット７又は旋回用電動機２１に直接的に供給される場合もあり、リフティングマグネット７で回生された電力が電動発電機１２又は旋回用電動機２１に供給される場合もあり、さらに、旋回用電動機２１で回生された電力が電動発電機１２又はリフティングマグネット７に供給される場合もある。

パイロットポンプ１５には、パイロットライン２５を介して操作装置２６が接続されている。操作装置２６は、旋回用電動機２１、走行機構２、ブーム５、アーム６及びリフティングマグネット７を操作するための操作装置であり、操作者によって操作される。操作装置２６には、油圧ライン２７を介してコントロールバルブ１７が接続され、また、油圧ライン２８を介して圧力センサ２９が接続される。操作装置２６は、パイロットライン２５を通じて供給される油圧（１次側の油圧）を操作者の操作量に応じた油圧（２次側の油圧）に変換して出力する。操作装置２６から出力される２次側の油圧は、油圧ライン２７を通じてコントロールバルブ１７に供給されると共に、圧力センサ２９によって検出される。

圧力センサ２９は、操作装置２６に対して旋回機構３を旋回させるための操作が入力されると、この操作量を油圧ライン２８内の油圧の変化として検出する。圧力センサ２９は、油圧ライン２８内の油圧を表す電気信号を出力する。この電気信号は、コントローラ３０に入力され、旋回用電動機２１の駆動制御に用いられる。

コントローラ３０は、本実施形態における制御回路を構成する。コントローラ３０は、ＣＰＵ及び内部メモリを含む演算処理装置によって構成され、内部メモリに格納された駆動制御用のプログラムをＣＰＵが実行することにより実現される。また、コントローラ３０の電源は、キャパシタ１９とは別のバッテリ（例えば２４Ｖ車載バッテリ）である。コントローラ３０は、圧力センサ２９から入力される信号のうち、旋回機構３を旋回させるための操作量を表す信号を速度指令に変換し、旋回用電動機２１の駆動制御を行う。また、コントローラ３０は、電動発電機１２の運転制御（アシスト運転及び発電運転の切り替え）、リフティングマグネット７の駆動制御（励磁と消磁の切り替え）、並びに、昇降圧コンバータ１００を駆動制御することによるキャパシタ１９の充放電制御を行う。

ここで、本実施形態における昇降圧コンバータ１００について詳細に説明する。図３に示すように、昇降圧コンバータ１００は、昇降圧型のスイッチング制御方式を備えており、リアクトル１０１、トランジスタ１００Ｂ，１００Ｃを有する。トランジスタ１００Ｂは昇圧用のスイッチング素子であり、トランジスタ１００Ｃは降圧用のスイッチング素子である。トランジスタ１００Ｂ，１００Ｃは、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）によって構成され、互いに直列に接続されている。

具体的には、トランジスタ１００Ｂのコレクタとトランジスタ１００Ｃのエミッタとが相互に接続され、トランジスタ１００Ｂのエミッタはキャパシタ１９の負側端子およびＤＣバス１１０の負側配線に接続され、トランジスタ１００ＣのコレクタはＤＣバス１１０の正側配線に接続されている。そして、リアクトル１０１は、その一端がトランジスタ１００Ｂのコレクタ及びトランジスタ１００Ｃのエミッタに接続されると共に、他端がキャパシタ１９の正側端子に接続されている。トランジスタ１００Ｂ，１００Ｃのゲートには、コントローラ３０からＰＷＭ電圧が印加される。

なお、トランジスタ１００Ｂのコレクタとエミッタとの間には、整流素子であるダイオード１００ｂが逆方向に並列接続されている。同様に、トランジスタ１００Ｃのコレクタとエミッタとの間には、ダイオード１００ｃが逆方向に並列接続されている。トランジスタ１００Ｃのコレクタとトランジスタ１００Ｂのエミッタとの間（すなわち、ＤＣバス１１０の正側配線と負側配線との間）には、ＤＣバス１１０において平滑用のコンデンサ１１０ａが接続される。コンデンサ１１０ａは、昇降圧コンバータ１００からの出力電圧、電動発電機１２からの発電電圧や旋回用電動機２１からの回生電圧を平滑化する。

このような構成を備える昇降圧コンバータ１００において、直流電力をキャパシタ１９からＤＣバス１１０へ供給する際には、コントローラ３０からの指令によってトランジスタ１００ＢのゲートにＰＷＭ電圧が印加される。そして、トランジスタ１００Ｂのオン／オフに伴ってリアクトル１０１に発生する誘導起電力がダイオード１００ｃを介して伝達され、この電力がコンデンサ１１０ａにより平滑化される。また、直流電力をＤＣバス１１０からキャパシタ１９へ供給する際には、コントローラ３０からの指令によってトランジスタ１００ＣのゲートにＰＷＭ電圧が印加されると共に、トランジスタ１００Ｃから出力される電流がリアクトル１０１により平滑化される。

続いて、旋回体４について説明する。図４は、旋回体４のハウス部４ｂを示す斜視図である。以下、ハウス部４ｂの構成の説明においては、特に断らない限り、前後左右はリフティングマグネット車両１を基準としている。図４に示すように、ハウス部４ｂは、平面視において略コの字状を成すように構成され、コの字を構成する開放部が前方を向くように配置されている。ここで、ハウス部４ｂにおいて、車両における右前部分（図４の図示左手前部分）を右前部Ｒｆ、右後ろ部分（図４の図示左奥部分）を右後部Ｒｒ、左前部分（図４の図示右手前部分）を左前部Ｌｆ、左後ろ部分（図４の図示右奥部分）を左後部Ｌｒ、及び右前部Ｒｆと左前部Ｌｆとの間の部分を中央部Ｃと呼ぶ。

このようなハウス部４ｂの左前部Ｌｆに対応して、図１に示す運転室４ａが設けられ、中央部Ｃには、ブーム５の基端が上下動可能に取り付けられる。そして、ハウス部４ｂを有する旋回体４は、中央部Ｃの下部に設けられた旋回用電動機２１（図２参照）により上下方向の軸心回りに回転し、すなわち、旋回方向Ｄに沿って左右に旋回する。右前部Ｒｆには、メンテナンス作業用のステップ３１及び手摺り３２が設けられている。

右前部Ｒｆ内には、図２に示した蓄電手段１２０、インバータ回路１８Ａ，２０Ａ，２０Ｂ、及び、コントローラ３０が設置されている。右前部Ｒｆの左右面下部には各々開口部が形成されており、右面の開口部３４（図５参照）と左面の開口部３３との間には、蓄電手段１２０のキャパシタ１９が設置されている。すなわち、左右面の開口部３４，３３は、キャパシタ１９を冷却するための空気を左右方向に通す通気口として形成されている。

図５は、右前部Ｒｆの下部に設置されたキャパシタ１９等を前方から見た断面図である。図５には、ハウス部４ｂの底部を形成する骨格部材である底部フレームＢａと、底部フレームＢａの周縁（図５では左側）において立設された外周フレームＢｂと、から構成されるベースフレームＢが示されている。

図５に示すように、右前部Ｒｆにおいて、右面の開口部３４及び左面の開口部３３の内側には、ルーバー３６，３５が各々設けられている。そして、ルーバー３５，３６の間には、キャパシタ１９を含むキャパシタボックス８０が、台座１５５及び防振ゴム１５６を介して底部フレームＢａ上に設置されている。キャパシタ１９は、上段及び下段に各々多数のセル４１を並設し纏めたもので、上段のセル４１の集合体により上段モジュール４５が、下段のセル４１の集合体により下段モジュール４５が各々構成され、これらのモジュール４５，４５を、左右方向に通気可能に外枠で囲い補強したものがキャパシタボックス８０である。

キャパシタボックス８０の右側（図５では左側）には、吸気ダクト４０が接続されると共に、吸気ダクト４０内の上流側の端部には、ルーバー３６に対向してルーバー３８が設けられている。また、キャパシタボックス８０の左側（図５では右側）端部には、上下段のセル４１，４１のそれぞれに対応して、冷却風を図示左から右へと流すためのファン４３，４３が設けられ、さらに左側（図５では右側）には、排気ダクト３９が接続されると共に、排気ダクト３９内の下流側の端部には、ルーバー３５に対向してルーバー３７が設けられている。

吸気側のルーバー３６は、図示左から右へと流れる冷却風の流れ方向に対して下方に傾斜し、これより下流の吸気ダクト４０内のルーバー３８は、ルーバー３６とは反対に上方に傾斜している。さらに、排気ダクト３９内のルーバー３７は、冷却風の流れ方向に対して下方に傾斜し、これより下流の排気側のルーバー３５は、ルーバー３７とは反対に上方に傾斜している。このようなルーバーの構成により、キャパシタボックス８０内に対する防水が図られている。

また、上記のように、キャパシタボックス８０は底部フレームＢａ上に設置されているため、その設置位置は、右面の開口部３４及び左面の開口部３３に対して低くなっている。このため、吸気ダクト４０及び排気ダクト３９は、上下非対称な形状をなしている。すなわち、吸気ダクト４０及び排気ダクト３９は、両側のルーバー３８，３７からキャパシタボックス８０に向かうにつれて、下方に広がる形状とされている。

さらに、吸気ダクト４０内には、上段モジュール４５と下段モジュール４５との間の上流側端部と、ルーバー３８の下流側端部とを連結し、吸気ダクト４０内を上下に仕切る仕切壁４４が設けられている。この仕切壁４４は、上下に並設されたルーバー３８に対して正対せずに下方にずれて配置された下段のモジュール４５に対しても、上段のモジュール４５と同量の冷却風を分配するためのものであり、上側の入口（ルーバー３８の出口）での流量より下側の入口での流量が大きくなるように、水平では無く冷却風の流れ方向に対して下方に傾斜する構成とされている。

なお、ここでは、キャパシタボックス８０、吸気ダクト４０、排気ダクト３９、開口部３４、開口部３３等は右前部Ｒｆに設置されることとしたが、左前部Ｌｆにおいて運転室４ａの下方に設置されていてもよい。

また、図４の左後部Ｌｒ内には、エンジン用ラジエタ、オイルクーラ、インタークーラ、燃料クーラ、ハイブリッドシステム用ラジエタ（ハイブリッド用ラジエタ）、運転室４ａのエアコンディショナ用熱交換器（エアコン用コンデンサ）、（いずれも図示せず）といった冷却器が設置されている。

さらに、左後部Ｌｒから右後部Ｒｒにかけて、すなわち天板を構成するエンジンフードＨの下方には、図２に示したエンジン１１、変速機１３、電動発電機１２、及びメインポンプ１４等が設置されている。エンジン１１にはファン（図示せず）が接続されており、エンジン１１の回転に伴いファンが回転することにより、左前部Ｌｆの左側面に設けられた通気口４６から左後部Ｌｒ内に向けて空気が流れ、左後部Ｌｒ内に設置された上記の各冷却器が冷却される。

中央部Ｃには、ブーム５を上下動可能に挟むようにして支持する枠体である所謂Ａフレーム４７、及びブームシリンダ８の基端が取り付けられる枠体であるブームシリンダフレーム４８が設けられている。

次に、電動発電機１２及び旋回用電動機２１の高電圧ケーブルの配線に関連する構成について詳説する。

図６は、旋回用電動機２１とそのインバータ回路２０Ａとを接続する高電圧ケーブル６３の配線を、ベースフレームＢ、Ａフレーム４７、ハウス部右前部Ｒｆ内の部品と共に示す斜視図であり、車両左後方上方から見た斜視図、図７は、図６を車両右後方上方から見た斜視図、図８は、図６及び図７の平面図、図９は、電動発電機１２とそのインバータ回路１８Ａとを接続する高電圧ケーブル５３の配線を、ベースフレームＢ、Ａフレーム４７、ハウス部右前部Ｒｆ内の部品と共に示す斜視図であり、車両左後方上方から見た斜視図、図１０は、図９を車両右後方上方から見た斜視図、図１１は、図９及び図１０の平面図、図１２は、図１１のXII-XII矢視図である。

図６及び図７に示すように、ハウス部右前部Ｒｆ内で底部フレームＢａ上には、下から上に向けて、吸気ダクト４０及び排気ダクト３９が接続されたキャパシタボックス８０、インバータ回路１８Ａ，２０Ａ，２０Ｂ、及び、コントローラ３０が搭載されている。

また、右後部Ｒｒにおいては、ベースフレームＢ上でハウス部４ｂ内にポンプ室（不図示）が形成され、このポンプ室内に、変速機１３、電動発電機１２及びメインポンプ１４が設けられている。

また、中央部Ｃにおいては、ブーム５を支持するＡフレーム（フレーム構造部材）４７，４７が鉛直方向に突出するようにして対向して設けられ、これらのＡフレーム４７，４７に挟まれた中間位置でブーム５の後方近傍に、旋回用電動機２１が底部フレームＢａに対して略直立した状態で設けられている。

さらに、ベースフレームＢの左右側の両端部には、当該ベースフレームＢを構成する外周フレーム（サイドフレーム；フレーム構造部材）Ｂｂが前後方向に延在して設けられている。この外周フレームＢｂは、図１２に示すように、上下方向に延びる矩形管形状を成し、内部に略長方形状の閉断面空間Ｓを形成する。

ここで、図６〜図８に示すように、旋回用電動機２１とそのインバータ回路２０Ａとを接続し電力を供給するための高電圧ケーブル６３は、Ａフレーム４７の内側の側面に沿って配線されている。

具体的には、キャパシタボックス８０側のＡフレーム４７の下部であって、キャパシタボックス８０寄りの位置に、３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）の高電圧ケーブル６３を通すための開口８８ａが形成されており、旋回用電動機２１からの高電圧ケーブル６３は、キャパシタボックス８０側で鉛直方向に突出するＡフレーム４７のその下部の内側面に沿って這わされ、開口８８ａを通してＡフレーム４７の外側に導出されて、インバータ回路２０Ａの３相の端子６４に各々接続される。

また、図９〜図１２に示すように、電動発電機１２とそのインバータ回路１８Ａとを接続し電力を供給するための高電圧ケーブル５３は、外周フレームＢｂ内を通されて配線されている。

具体的には、電動発電機１２及びキャパシタボックス８０側の外周フレームＢｂであって、電動発電機１２の側方に対応する位置及びキャパシタボックス８０寄りの位置に、３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）の高電圧ケーブル５３を通すための開口８９ａ，８９ｂがそれぞれ形成されており、電動発電機１２からの高電圧ケーブル５３は、開口８９ａを通して外周フレームＢｂ内に導入され、内部の閉断面空間Ｓに通され鉛直方向に突出する外周フレームＢｂの内外壁の側面に沿って這わされ、開口８９ｂを通して外周フレームＢｂ外に導出されて、インバータ回路１８Ａの３相の端子５４に各々接続される。

このように、本実施形態においては、高電圧ケーブル５３，６３が、鉛直方向に突出するフレーム構造部材Ｂｂ，４７の側面に沿って配線されるため、当該フレーム構造部材Ｂｂ，４７が立壁となって高電圧ケーブル５３，６３が好適に保護され、例えばリフティングマグネット車両１が障害物等に衝突した場合であっても、当該フレーム構造部材Ｂｂ，４７によって高電圧ケーブル５３，６３が好適に保護され、その結果、安全性が向上されている。

また、フレーム構造部材を構成する高電圧ケーブル６３の方は、Ａフレーム４７の内側の側面に沿って配線されているため、剛性の高いＡフレーム４７によって、当該高電圧ケーブル６３が好適に保護され、安全性が向上されている。加えて、リフティングマグネット車両１が障害物等に衝突した場合であっても、Ａフレーム４７は中央側に配置され衝突部位から離れていることになるから、高電圧ケーブル６３が一層好適に保護される。

また、フレーム構造部材を構成する高電圧ケーブル５３の方は、閉断面を構成し剛性の高い外周フレームＢｂ内に通されているため、当該高電圧ケーブル５３が好適に保護され、安全性が向上されていると共に、このように高電圧ケーブル５３を周囲から取り囲む外周フレームＢｂは金属より構成され当該外周フレームＢｂが電磁波を遮断することになるため、電磁シールド性も向上されている。

加えて、高電圧ケーブル５３，６３が、コントローラ３０等に接続される低電圧（例えば２４Ｖ）の制御用のハーネスから分離して配線できるため、当該ハーネスに対する高電圧ケーブル５３，６３によるノイズを低減できる。

なお、高電圧ケーブル６３には、旋回用電動機２１のフレームを貫通する部分に防水キャップ（不図示）が設けられ、高電圧ケーブル５３には、電動発電機１２のフレームを貫通する部分に防水キャップ（不図示）が設けられ、フレーム内部に対する防水が十分に図られている。これら防水キャップとしては、例えば、フッ素樹脂製で耐熱性を有する防水キャップを用いることができる。

図１３は、本発明の第２実施形態に係る建設機械の要部を示す斜視図であって、電動発電機１２とそのインバータ回路１８Ａとを接続する高電圧ケーブル５３の配線を、ベースフレームＢ、Ａフレーム４７、ハウス部右前部Ｒｆ内の部品と共に示す斜視図であり、車両左後方上方から見た斜視図、図１４は、図１３を車両右後方上方から見た斜視図、図１５は、図１３及び図１４の平面図である。

この第２実施形態が第１実施形態と違う点は、高電圧ケーブル５３の配線をＡフレーム４７の内側の側面に沿って配線した点である。

具体的には、電動発電機１２側のＡフレーム４７の下部であって、電動発電機１２の側方に対応する位置に、高電圧ケーブル５３を通すための開口８８ｂが形成され、電動発電機１２からの高電圧ケーブル５３は、開口８８ｂを通して電動発電機１２側のＡフレーム４７の内側に導出され、このＡフレーム４７の下部の内側面に沿って這わされ、前述した開口８８ａを通してＡフレーム４７の外側に導出されて、インバータ回路１８Ａの端子５４に各々接続される。

このような第２実施形態においても、第１実施形態で説明した高電圧ケーブル６３の場合と同様な作用・効果を奏するというのはいうまでもない。

なお、ここでは説明を省略しているが、旋回用電動機２１とそのインバータ回路２０Ａとを接続する高電圧ケーブル６３が、外周フレームＢｂ内を通されて配線されていても良い。

因みに、上記第１、第２実施形態にあっては、Ａフレーム４７の内側の側面に沿って配線される、又は、外周フレームＢｂ内を通されて配線されるのは、電動発電機１２とそのインバータ回路１８Ａとの間の高電圧ケーブル５３、又は、旋回用電動機２１とそのインバータ回路２０Ａとの間の高電圧ケーブル６３であるが、電動発電機１２、旋回用電動機２１にインバータ回路１８Ａ，２０Ａが各々付設されているインバータ付電動発電機、インバータ付旋回用電動機の場合には、インバータ回路１８Ａと蓄電手段１２０とを接続する高電圧ケーブル、インバータ回路２０Ａと蓄電手段１２０とを接続する高電圧ケーブルが、Ａフレーム４７の内側の側面に沿って配線される、又は、外周フレームＢｂ内を通されて配線されることになる。

図１６は、さらに他の実施形態に係る建設機械の電気系統や油圧系統等の内部構成を示すブロック図である。

図１６に示す構成は、所謂シリーズ方式と称されるもので、図２に示すパラレル方式の構成において、変速機１３とメインポンプ１４とを連結する構成に代えて、ポンプ用電動機１４０及びインバータ１８Ｄを別途設け、エンジン１１の全ての動力を一旦電気エネルギに変換して、各種の駆動要素を駆動するものである。

具体的には、インバータ１８Ｄは、蓄電手段１２０のＤＣバス１１０（図３参照）と電気的に接続されると共に、コントローラ３０により制御される。また、インバータ１８Ｄの出力端は、ポンプ用電動機１４０に接続されており、ポンプ用電動機１４０は、インバータ１８Ｄにより駆動制御される。また、ポンプ用電動機１４０においてメインポンプ１４により発電された電力は、回生エネルギとしてインバータ１８Ｄを経て蓄電手段１２０に供給される。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、特に好適であるとして、リフティングマグネットタイプのハイブリッド型建設機械に対する適用を述べているが、ショベルやホイルローダ、クレーン等の他の建設機械に対しても適用可能である。

１…リフティングマグネット車両（建設機械）、５…ブーム、１１…エンジン、１２…電動発電機（発電手段）、１８Ａ，２０Ａ…インバータ、２１…旋回用電動機（電動駆動手段）、４７…Ａフレーム（フレーム構造部材）、５３，６３…高電圧ケーブル、１２０…蓄電手段、Ｂ…ベースフレーム、Ｂｂ…外周フレーム（サイドフレーム；フレーム構造部材）、Ｓ…閉断面空間。

Claims

エンジンと、前記エンジンの駆動により発電を行う発電手段と、前記発電手段により発電された電力を蓄電する蓄電手段と、前記蓄電手段からの電力により駆動する電動駆動手段とを備えた建設機械において、
前記発電手段又は前記電動駆動手段と、前記蓄電手段とを接続し電力を供給するための高電圧ケーブルが、鉛直方向に突出するフレーム構造部材のその側面に沿って配線されていることを特徴とする建設機械。
前記フレーム構造部材の側面に沿って配線される高電圧ケーブルは、前記蓄電手段に接続され前記発電手段を制御するインバータと前記発電手段との間の高電圧ケーブル、又は、前記蓄電手段に接続され前記電動駆動手段を制御するインバータと前記電動駆動手段との間の高電圧ケーブルであることを特徴とする請求項１記載の建設機械。
前記フレーム構造部材は、作業用のブームを上下動可能に支持するＡフレームであり、
前記高電圧ケーブルは、前記Ａフレームの内側の側面に沿って配線されていることを特徴とする請求項１又は２記載の建設機械。
前記フレーム構造部材は、ベースフレームの端部を構成し閉断面空間を形成するサイドフレームであり、
前記高電圧ケーブルは、前記サイドフレーム内を通されて配線されていることを特徴とする請求項１又は２記載の建設機械。