JP2012184586A - ハイブリッド建設機械の配線構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】信号ケーブルに対する電磁波ノイズの影響を抑制しながら、電力、信号両ケーブルを短距離で容易に配線できるようにする。
【解決手段】アッパーフレーム７における右縦板１６よりも外側の右外側空間Ｓ２において後部に発電電動機１３、前部に蓄電器１９及び制御装置２０から成る前部ハイブリッド機器２１をそれぞれ配置するとともに、右縦板１６の前部及び後部にケーブル通し穴２４，２５を設け、電力ケーブル２２を、右外側空間Ｓ２のみを、機器設置側の縦板の上端よりも低い位置で通過する経路で配線する一方、信号ケーブルを、右縦板１６の上端よりも低い位置で右外側空間Ｓ２から前部及び後部のケーブル通し穴２４，２５により両縦板１５，１６間の中間空間Ｓ１を経て右外側空間Ｓ２に戻る迂回経路で配線した。
【選択図】図２

Description

本発明はエンジン動力と電力を併用するハイブリッド建設機械において、ハイブリッド機器同士を接続する電力系及び信号系の配線構造に関するものである。
ショベルは、図４に示すようにクローラ式の下部走行体１上に上部旋回体２が地面に対して鉛直となる軸のまわりに旋回自在に搭載され、この上部旋回体２の前部に、ブーム３、アーム４、バケット５を備えた作業アタッチメント６が装着されて構成される。
上部旋回体２は、図５に示す基台としてのアッパーフレーム７を有し、このアッパーフレーム７の前部左側にキャビン８、後端部にカウンタウェイト９がそれぞれ搭載される。
なお、この明細書において、「前後」及び「左右」は、キャビン８内に着座したオペレータから見た方向性をいう。
キャビン８の後方には左右方向に延びる仕切り板１０が設けられ、この仕切り板１０とカウンタウェイト９との間に形成されたエンジンルーム１１に動力源としてのエンジン１２が設置される。
エンジン１２はその出力軸が左右を向く横長姿勢で設置され、ハイブリッドショベルにおいてはこのエンジン１２の左右片側(図例では右側、以下、実施形態を含めてこの例で説明する)に発電機作用と電動機作用とを行う、ハイブリッド機器の一つである発電電動機１３が油圧ポンプ１４と左右に並んで配置され、エンジン１２によって駆動される。
なお、エンジン１２の左側にはエンジン冷却用のラジエータ、冷却ファン等が設けられるが、本発明とは直接関係ないため図示省略している。
一方、アッパーフレーム７の左右方向の中間部に左右の縦板１５，１６が、互いの間に間隔を置いてアッパーフレーム前後方向のほぼ全長に亘って設けられ、この両縦板１５，１６の前部に、図３に示すブーム３が取付けられる。
また、発電電動機１３は、一般的には、図示のように右縦板１６よりも内側(同縦板１６と左縦板１５との間)に設置される。
アッパーフレーム７における右縦板１６の外側(上部旋回体２の幅方向の外側であって、右縦板１６の右側)には、燃料、作動油両タンク１７，１８が前後に並んで設けられ、この両タンク１７，１８よりも前方、つまりアッパーフレーム前部右側に、発電電動機１３に電動機作用を行わせるための電源となる蓄電器１９と、この蓄電器１９及び発電電動機１３の動作を制御する制御装置２０とが設置される。
すなわち、ハイブリッド機器のうち発電電動機１３がアッパーフレーム後部に、蓄電器１９と制御装置２０がアッパーフレーム前部に分かれて配置されている。
以下、本発明の実施形態を含めて、蓄電器１９と制御装置２０をとくに区別する必要がないときは、まとめて「前部ハイブリッド機器」という場合がある。図１，２，５，６中の符号「２１」はこの前部ハイブリッド機器をさす一括符号である。
なお、上記のように蓄電器１９及び制御装置２０をアッパーフレーム前部右側に配置する一般的なレイアウトを示す特許文献は見当たらないが、他の例は特許文献１に示されている。
発電電動機１３と前部ハイブリッド機器２１とは、図６に示すように、電力の授受を行う電力ケーブル(太線で示す)２２と、制御信号やセンサ信号等の信号の授受を行う信号ケーブル(中太線で示す)２３とによって接続される。
図６はアッパーフレーム７における機器配置と配線状況を模式的に示すもので、図５中の仕切り板１０やエンジンルーム１１の図示を省略している。
図６中、Ｓ１は左右の縦板１５，１６で挟まれた中間空間、Ｓ２は右縦板１６よりも外側(右側)の右外側空間、Ｓ３は左縦板１５よりも外側(左側)の左外側空間をそれぞれ示す。
ここで、電力ケーブル２２は、高圧大電流によって電磁波ノイズを発生するため、微弱電流が流れる信号ケーブル２３に悪影響を与え、信号伝達に支障を来たすおそれがある。
そこで従来、この信号ケーブル２３が受ける電磁波ノイズの影響を抑制するために、両ケーブル２２，２３を別ルートに分離して配線している。
具体的には、電力ケーブル２２については、発電電動機１３が設置された中間空間Ｓ１から右縦板１６を貫通して右外側空間Ｓ２に入り、同縦板１６沿いに同空間Ｓ２を通って前部ハイブリッド機器２１に至る経路で配線している。
一方、信号ケーブル２３は、中間空間Ｓ１から左縦板１５を貫通して、一旦、左外側空間Ｓ３に入り、左縦板１５沿いに同空間Ｓ２を通って前部に至り、左縦板１５を貫通して中間空間Ｓ１に、さらには右縦板１６を貫通して右外側空間Ｓ２に入って前部ハイブリッド機器２１に至る迂回経路で配線している。
すなわち、両縦板１５，１６が電磁波ノイズを遮断する導電体(鋼板)であることを利用し、両ケーブル２２，２３をできるだけ両縦板１５，１６で隔離された経路で通す配線構造をとっている。
特開２００４−１６９４６５号公報
しかし、上記従来の配線構造によると、信号ケーブル２３を中間空間Ｓ１−左外側空間Ｓ３−中間空間Ｓ１−左外側空間Ｓ３の三つの空間に跨る長距離の大迂回ルートで通し、電力ケーブル２２についても中間及び右外側両空間Ｓ１，Ｓ２に跨る比較的長いルートで通すため、この長いルートを、密集する機器類を避けながら配線しなければならないことで配線作業が非常に面倒となるとともに、必要ケーブル長が長くなることもあって配線に要するコストが高くなるという欠点があった。
そこで本発明は、信号ケーブルに対する電磁波ノイズの影響を抑制しながら、電力、信号両ケーブルを短距離で容易に配線することができるハイブリッド建設機械の配線構造を提供するものである。
上記課題を解決する手段として、本発明においては、下部走行体上に上部旋回体が旋回自在に搭載され、この上部旋回体のアッパーフレームには、左右方向の中間部に導電体から成る左右の縦板が互いの間に間隔を置いて前後方向のほぼ全長に亘って設けられるとともに、後部にエンジンが設置され、かつ、上記エンジンにより駆動されて発電機作用を行う発電電動機がアッパーフレーム後部に、この発電電動機に電動機作用を行わせるための電源となる蓄電器と、この蓄電器及び上記発電電動機の動作を制御する制御装置とが前部ハイブリッド機器としてアッパーフレーム前部にそれぞれ設置され、上記発電電動機と前部ハイブリッド機器とが、電力の授受を行う電力ケーブルと、信号の授受を行う信号ケーブルとによって接続されるハイブリッド建設機械の配線構造において、上記発電電動機及び前部ハイブリッド機器を、上記左右の縦板のうち一方の縦板よりも外側の空間に配置するとともに、同縦板の前部及び後部にケーブル通し穴を設け、上記電力ケーブルと信号ケーブルのうち一方のケーブルを、外側ケーブルとして、上記発電電動機及び前部ハイブリッド機器が設置された機器設置側の外側空間のみを、機器設置側の縦板の上端よりも低い位置で通過する経路で配線し、他方のケーブルを、迂回ケーブルとして、機器設置側の縦板の上端よりも低い位置で上記外側空間から前部及び後部のケーブル通し穴により両縦板間の中間空間を経て外側空間に戻る迂回経路で配線したものである。
この配線構造によれば、電力、信号両ケーブルのうち一方のケーブル(外側ケーブル)を、機器設置側の外側空間のみを通過する経路で配線できるとともに、他方のケーブル(迂回ケーブル)についても、外側空間と中間空間の二つの空間のみに跨る、従来よりも短い迂回経路で配線することができる。
このため、両ケーブルの配線長さを短縮し、配線作業を容易化できるとともに配線に要するコストを安くすることができる。
しかも、外側及び迂回両ケーブルは、大半の経路部分で機器設置側の縦板(導電体)によって電磁波ノイズから遮断されるため、信号ケーブルが電力ケーブルから受ける電磁波ノイズの影響を抑制することができる。
この場合、上記電力ケーブルを上記外側ケーブルとして機器設置側の外側空間に配線するのが望ましい(請求項２)。
こうすれば、太い電力ケーブルを最も短い経路で配線できることにより、配線作業の容易化及びコストダウンの効果がより高くなる。
また本発明においては、上記機器設置側の縦板の上端に上板を左右両側に張り出して設け、上記外側ケーブル及び迂回ケーブルを、上記上板の下方で縦板に接近して配線するのが望ましい(請求項３)。
こうすれば、電力ケーブルから縦板の上方を迂回して信号ケーブルに至ろうとする電磁波ノイズに対して上板が傘のように遮断するため、信号ケーブルの保護効果をさらに高めることができる。
さらに本発明においては、作動油及び燃料両タンクのうち導電体から成るタンクを、電磁波ノイズの遮蔽部材として上記機器設置側の外側空間に配置し、上記外側ケーブルを、上記遮断部材としてのタンクと機器設置側の縦板との間に形成される隙間に通すのが望ましい(請求項４)。
こうすれば、電磁波ノイズの影響範囲を狭めることができるため、信号ケーブルの保護効果をさらに高めることができる。
本発明によると、信号ケーブルに対する電磁波ノイズの影響を抑制しながら、電力、信号両ケーブルを短距離で容易に配線することができる。
本発明の実施形態に係るアッパーフレームの概略平面図である。 同フレームの機器配置と配線状況を模式的に示す平面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線拡大断面図である。 本発明の好適例であるショベルの概略側面図である。 従来のアッパーフレームの概略平面図である。 従来のアッパーフレームの機器配置と配線状況を模式的に示す平面図である。
本発明の実施形態を図１〜図３によって説明する。
実施形態は、背景技術の説明に合わせてハイブリッドショベルを適用対象としている。
実施形態において、次の点は図５，６に示す従来技術と同じである。
(ｉ) 上部旋回体の基台としてのアッパーフレーム７の前部左側にキャビン８、後端部にカウンタウェイトがそれぞれ搭載される点。
(ｉｉ) キャビン８の後方には左右方向に延びる仕切り板１０が設けられ、この仕切り板１０とカウンタウェイト９との間に形成されたエンジンルーム１１に動力源としてのエンジン１２が設置される点。
(ｉｉｉ) エンジン１２はその出力軸が左右を向く横長姿勢で設置され、このエンジン１２の右側に発電機作用と電動機作用とを行う、ハイブリッド機器の一つである発電電動機１３が油圧ポンプ１４と左右に並んで配置され、エンジン１２によって駆動される点。
(ｉｖ) アッパーフレーム７の左右方向の中間部に左右の縦板１５，１６が、互いの間に間隔を置いてアッパーフレーム前後方向のほぼ全長に亘って設けられ、この両縦板１５，１６の前部に、図３に示すブーム３が取付けられる点。
(ｖ) アッパーフレーム７における右縦板１６の外側(上部旋回体２の幅方向の外側であって、右縦板１６の右側)には、燃料、作動油両タンク１７，１８が前後に並んで設けられ、この両タンク１７，１８よりも前方、つまりアッパーフレーム前部右側に、発電電動機１３に電動機作用を行わせるための電源となる蓄電器１９と、この蓄電器１９及び発電電動機１３の動作を制御する制御装置２０が設置される点。
実施形態においては、従来技術との第１の相違点として、発電電動機１３を、油圧ポンプ１４とともに右外側空間Ｓ２に設置している。
すなわち、右外側空間Ｓ２の後部に発電電動機１３、前部に前部ハイブリッド機器２１(蓄電器１９及び制御装置２０)をそれぞれ配置している。
なお、図では油圧ポンプ１４をエンジン１２に近い側に、発電電動機１３をエンジン１２から遠い側に配置しているが、この配置を逆にしてもよい。
第２の相違点として、実施形態においては上記配置を前提として、発電電動機１３と前部ハイブリッド機器２１とを接続する電力、信号両ケーブル２２，２３の配線経路を従来技術と異ならせている。
すなわち、電力ケーブル２２は、外側ケーブルとして、右外側空間Ｓ２のみを通過する経路で配線している。
詳しくは、右外側空間Ｓ２において、発電電動機１３から、右縦板１６と燃料、作動油両タンク１７，１８との間に形成された隙間Ｃを通って右縦板１６の右側面沿いに前部ハイブリッド機器２１に至る経路で配線している。
燃料、作動油両タンク１７，１８はいずれも導電体である鋼板から成り、電力ケーブル２２から発生する電磁波ノイズを遮蔽する部材となる。
一方、機器設置側である右縦板１６の前部及び後部にケーブル通し穴２４，２５を設け、信号ケーブル２３を、迂回ケーブルとして、右外側空間Ｓ２の後部(発電電動機１３)から後部ケーブル通し穴２５を通って中間空間Ｓ１に入り、右縦板１６の左側面沿いに前部に達して前部ケーブル通し穴２４から右外側空間Ｓ２の前部(前部ハイブリッド機器２１)に戻る迂回経路で配線している。
ここで、右縦板１６による電磁波ノイズ遮断効果を活かすために、図３に示すように電力、信号両ケーブル２２，２３の全体を右縦板１６の上端よりも下方位置で配線している。
さらに、同図に示すように右縦板１６の上端に上板１６ａを左右両側に水平に張り出して設け、両ケーブル２２，２３をこの上板１６ａの下方で右縦板１６に接近して配線している。
なお、縦板上端に上板を設けた構成そのものは公知であり、左縦板１５の上端にも同様の上板が設けられている。
この配線構造によれば、電力ケーブル(外側ケーブル)２２を、右外側空間Ｓ２のみを通過する経路で配線できるとともに、信号ケーブル(迂回ケーブル)２３についても、右外側空間Ｓ２と中間空間Ｓ１の二つの空間のみに跨る短い迂回経路で配線することができる。
このため、両ケーブル２２，２３の配線長さを短縮し、配線作業を容易化できるとともに配線に要するコストを安くすることができる。
とくに、太い電力ケーブル２２を最も短い経路で配線できることにより、配線作業の容易化及びコストダウンの効果がより高くなる。
しかも、両ケーブル２２，２３は、大半の経路部分で導電体である右縦板１６によって電磁波ノイズから遮断されるため、信号ケーブル２３が電力ケーブル２２から受ける電磁波ノイズの影響を抑制することができる。
しかも、両ケーブル２２，２３を、右縦板上端に設けられた上板１６ａの下方で右縦板１６に接近して配線したから、いいかえれば上板１６ａが両ケーブル２２，２３に対して傘のように被さる状態で配線したから、電力ケーブル２２から右縦板１６の上方を迂回して信号ケーブル２３に至る電磁波ノイズを効果的に遮断し、信号ケーブル２３の保護効果をさらに高めることができる。
さらに、電力ケーブル２２を、導電体から成る作動油及び燃料両タンク１７，１８と右縦板１６との間の隙間Ｃに通したから、電磁波ノイズの影響範囲を狭め、信号ケーブル２３の保護効果をさらに高めることができる。
他の実施形態
(１) 燃料、作動油両タンク１７，１８の一方のみを導電体にて形成してもよい。この場合、導電体製のタンクのみが電磁波ノイズ遮蔽部材として有効となる。
(２) 上記実施形態とは逆に、電力ケーブル２２を迂回ケーブルとして右外側空間Ｓ２と中間空間Ｓ１に跨る迂回経路で、また信号ケーブル２３を右外側空間Ｓ２のみを通過する経路でそれぞれ配線してもよい。
(３) 上記実施形態では、左側にキャビンが設置される一般的なショベルを適用対象としたが、右側にキャビンが設置されるショベルの場合は、アッパーフレーム７の左側後部に発電電動機１３、前部に前部ハイブリッド機器２１をそれぞれ設置し、両ケーブル２２，２３を左外側空間Ｓ３のみを通過する経路、または左外側空間Ｓ３と中間空間Ｓ１とに跨る経路で配線すればよい。
(４) 本発明はショベルに限らず、ショベルを母体として構成されるハイブリッド式の解体機や破砕機等、他のハイブリッド建設機械にも広く適用することができる。
１ 下部走行体
２ 上部旋回体
７ アッパーフレーム
Ｓ１ 中間空間
Ｓ２ 右外側空間
１２ エンジン
１３ 発電電動機
１５ 左縦板
１６ 右縦板(機器設置側の縦板)
１６ａ 縦板の上板
１７ 作動油タンク
１８ 燃料タンク
１９ 蓄電器
２０ 制御装置
２１ 前部ハイブリッド機器
２２ 電力ケーブル
２３ 信号ケーブル
２４，２５ 配線通し穴
Ｃ タンクと縦板の隙間

Claims (4)

  1. 下部走行体上に上部旋回体が旋回自在に搭載され、この上部旋回体のアッパーフレームには、左右方向の中間部に導電体から成る左右の縦板が互いの間に間隔を置いて前後方向のほぼ全長に亘って設けられるとともに、後部にエンジンが設置され、かつ、上記エンジンにより駆動されて発電機作用を行う発電電動機がアッパーフレーム後部に、この発電電動機に電動機作用を行わせるための電源となる蓄電器と、この蓄電器及び上記発電電動機の動作を制御する制御装置とが前部ハイブリッド機器としてアッパーフレーム前部にそれぞれ設置され、上記発電電動機と前部ハイブリッド機器とが、電力の授受を行う電力ケーブルと、信号の授受を行う信号ケーブルとによって接続されるハイブリッド建設機械の配線構造において、上記発電電動機及び前部ハイブリッド機器を、上記左右の縦板のうち一方の縦板よりも外側の空間に配置するとともに、同縦板の前部及び後部にケーブル通し穴を設け、上記電力ケーブルと信号ケーブルのうち一方のケーブルを、外側ケーブルとして、上記発電電動機及び前部ハイブリッド機器が設置された機器設置側の外側空間のみを、機器設置側の縦板の上端よりも低い位置で通過する経路で配線し、他方のケーブルを、迂回ケーブルとして、機器設置側の縦板の上端よりも低い位置で上記外側空間から前部及び後部のケーブル通し穴により両縦板間の中間空間を経て外側空間に戻る迂回経路で配線したことを特徴とするハイブリッド建設機械の配線構造。
  2. 上記電力ケーブルを上記外側ケーブルとして機器設置側の外側空間に配線したことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド建設機械の配線構造。
  3. 上記機器設置側の縦板の上端に上板を左右両側に張り出して設け、上記外側ケーブル及び迂回ケーブルを、上記上板の下方で縦板に接近して配線したことを特徴とする請求項１または２記載のハイブリッド建設機械の配線構造。
  4. 作動油及び燃料両タンクのうち導電体から成るタンクを、電磁波ノイズの遮蔽部材として上記機器設置側の外側空間に配置し、上記外側ケーブルを、上記遮断部材としてのタンクと機器設置側の縦板との間に形成される隙間に通したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイブリッド建設機械の配線構造。
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