JP2013139676A - 電動作業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリを載置して支持する部材を防振支持してバッテリの破損や電気回路の故障等が生じ難い電動作業車両を提供する。
【解決手段】走行装置２上に旋回体３を旋回可能に配置し、該旋回体３の前部に作業機４を配置し、旋回体３の後部にバッテリ５１を配置し、該バッテリ５１からの電力供給により前記作業機４及び走行装置２を作動可能とする電動作業車両において、前記旋回体３の後部には、バッテリ５１を載置する棚板５３と、複数の棚板５３の両側を支持する棚柱５４・５７・５８からなる棚体４５が複数組配置され、前記複数組の棚体４５は、旋回体３の後部外側形状に沿わせて配置される。
【選択図】図４

Description

本発明は、電動作業車両、詳しくは、バッテリからの電力が電動モータに供給され、該電動モータにより油圧ポンプが駆動されて、該油圧ポンプから圧送される作動油により走行装置や作業機が駆動されるバックホーにおける、バッテリの支持構造に関する。

従来、バックホー等の建設機械の駆動源として、電動モータにより油圧ポンプが駆動され、該油圧ポンプから作動油が走行装置の油圧モータや作業機の油圧シリンダ等に圧送されて作動可能とし、前記電動モータはバッテリから電力が供給されて駆動できるように構成した技術が公知となっている。前記バッテリは旋回体の後部に配置され、カウンタウエイトを兼ねる構成としていた（特許文献１、特許文献２参照）。

特開平９−１４４０６２号公報 特開２００８−４４４０８号公報

しかし、従来バッテリは旋回体の旋回フレーム上に平面視で格子状に配置されていたために、後方小旋回型のバックホーとした場合には、後端に無駄な空間が生じてしまう。また、カウンタウエイトとした場合にも、最後端までバッテリを配置できないため、効率のよい配置とすることができない。

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、バッテリを旋回台上に効率よく配置できる電動作業車両を提供する。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、走行装置上に旋回体を旋回可能に配置し、該旋回体の前部に作業機を配置し、旋回体の後部にバッテリを配置し、該バッテリからの電力供給により前記作業機及び走行装置を作動可能とする電動作業車両において、前記旋回体の後部には、バッテリを載置する棚板と、複数の棚板の両側を支持する棚柱からなる棚体が複数組配置され、前記複数組の棚体は、旋回体の後部外側形状に沿わせて配置されるものである。

請求項２においては、前記複数組の棚体は、旋回体の旋回軸心に対して、円弧状に並べて配置されるものである。

請求項３においては、前記複数組の棚体は、一体的に構成して棚状部材とし、棚状部材は旋回体に防振部材を介して防振支持されるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

バッテリをできるだけ後方に配置することができ、旋回体後部に効率よく重量配分でき、カウンタウエイトとしての役目を果たすことができる。そして、円弧がなす円を履帯（走行装置）の幅と同等とすることにより、旋回時に周辺障害物と干渉・衝突しにくい構成となる。

本発明の実施形態に係るバックホーの全体構成を示した側面図。 旋回体の後方斜視図。 旋回体の平面図。 棚状部材の取り付けを示す後方斜視図。 防振部材の取付を示す斜視図。 別実施形態のバッテリの配置を示す平面図。

まず、電動作業車両としてバックホーの概略構成について、図１を用いて説明する。なお、図１における矢印Ａ方向を前方として説明する。また、図２、図３において、バッテリを覆う後部カバーが外された状態を示している。
バックホー（パワーショベル）１は、走行装置２上に旋回体３が旋回自在に設けられ、該旋回体３の前部に作業機４が取り付けられている。

走行装置２は下部フレームとなるトラックフレーム２１に支持されており、トラックフレーム２１の左右両側に配置した前後方向に長い支持フレーム部の後側に駆動輪２２、前側に従動輪２３を配置し、駆動輪２２と従動輪２３に履帯２４を巻回している。左右の駆動輪２２・２２はそれぞれ図示しない油圧モータにより駆動される。前記トラックフレーム２１の中央上に旋回体３を構成する旋回台フレーム３１が旋回軸受を介して旋回可能に支持されている。

前記旋回台フレーム３１の前部に作業機４が装着される。
作業機４は、ブームブラケット１１、ブーム１２、ブームシリンダ１３、アーム１４、アームシリンダ１５、バケット１６、バケットシリンダ１７等を備える。
ブームブラケット１１は旋回台フレーム３１の前部から前方に突設して形成された突出部３１ａに左右回動自在に支持され、図示しないスイングシリンダにより左右回動可能とされている。ブームブラケット１１の上部にブーム１２の後下部が前後回動可能に支持され、ブームブラケット１１の前部にブームシリンダ１３の基部が支持される。

ブーム１２は、側面視「く」字状に形成され、後下部がブームブラケット１１に前後回動可能に支持され、中途部の下部にブームシリンダ１３のシリンダロッド先端が支持され、ブームシリンダ１３を伸縮させることでブーム１２を前後回動可能としている。
ブーム１２の先端にはアーム１４の基部とアームシリンダ１５の先端が枢支され、アームシリンダ１５基部はブーム１２の中途部の上部に支持されている。アームシリンダ１５を伸縮させることでアーム１４を前後回動可能としている。
アーム１４の先端にバケット１６が支持され、該バケット１６とアーム１４の基部側との間にバケットシリンダ１７が介装され、バケットシリンダ１７を伸縮させることでバケット１６を前後回動可能としている。

旋回体３は、走行装置２上で旋回可能に支持され、旋回台フレーム３１の前部に作業機４を装着し、旋回台フレーム３１の後部上にバッテリユニット５０が防振部材６０（図４）を介して支持され、旋回台フレーム３１の中央部上に操縦部４０と油圧装置や油圧制御部等が配置されている。

操縦部４０は旋回台フレーム３１の上面から所定空間あけてステップ３２が設けられる。ステップ３２の後部上に運転席３３が配置され、運転席３３の左右両側に作業機４の操作レバー３４Ｌ・３４Ｒが配置され、運転席３３前方のステップ３２上に走行レバー３５やアクセルペダル等が配置されている。

運転席３３の後部よりキャノピーフレーム３６が立設され、キャノピーフレーム３６の上部にキャノピー３７を設けて運転席３３の上方を覆う構成としている。
前記旋回台フレーム３１とステップ３２との間の空間に油圧制御装置が配置され、運転席３３下方の旋回台フレーム３１上に図示しない電動モータや電動モータにより駆動される油圧ポンプ等が配置されている。

次に、本発明の要部であるバッテリ５１の取付構成について、図２〜図５により詳述する。
バッテリ５１は旋回体３の後部に配置される。詳しくは、運転席３３の後方の旋回台フレーム３１の後部上にバッテリユニット５０が配設される。バッテリユニット５０は後述する防振部材６０を介して旋回台フレーム３１に取り付けられる。バッテリユニット５０はバッテリ５１と棚状部材５２とバッテリ５１の出力電圧や出力電流等を制御する電源回路等からなる。バッテリ５１は鉛蓄電池、リチュウムイオン電池等の二次電池からなる。複数のバッテリ５１が棚状部材５２に載置固定される。複数のバッテリ５１から電力を供給することにより前記電動モータや制御装置やランプ等の電気機器を作動することを可能としている。本実施形態のバッテリ５１は直方体に構成されている。

複数のバッテリ５１・５１・・・は、旋回体３の後部外側形状に沿って配設される。バックホー１は後方小旋回型として、旋回体３は、平面視において、後部が円弧状に形成され、その円弧の半径Ｒは、旋回時に、旋回軸心Ｃから履帯２４の横外端以内、または、若干大きい程度としている。従って、複数のバッテリ５１が棚状部材５２に載置された状態で、各バッテリ５１は、平面視で旋回体３の旋回軸心Ｃを中心とした外形円の半径Ｒと同心円となるように並べて配設される。言い換えれば、バッテリ５１の長辺は旋回軸心Ｃを中心とした半径Ｒの円の接線と平行となるように配設される。更に言い換えると、バッテリ５１の重心が旋回軸心Ｃを中心とした同心円上に配置される。また、同一円周に接するように配置した複数のバッテリ５１は等間隔に配置され、左右対称に配置される。このような配置とすることで、バッテリ５１を旋回体３の後部形状となる円周に沿って効率良く配置でき、作業機４と反対側であって旋回軸心Ｃから最も離れた位置に重量物となるバッテリ５１を配置でき、カウンタウエイトとして、作業安定性を向上でき、前後重量バランスも向上できる。

なお、本実施形態では、複数のバッテリ５１・５１・・・は上下３段、円周（円弧）に沿って３列配置されるが、段数や列数は限定するものではなく、バッテリ５１の数は、容量（蓄電量）や必要電圧等により定められるものであり、左右対称で旋回軸心Ｃを中心とした同一円周上に配置されるものであれば、上段が少なく、下段が多く配置されて、重心が下がるように配設することもでき、重量バランスを向上させることも可能である。また、バックホー１が超小旋回型の場合には、バッテリ５１は旋回軸心Ｃから履帯２４の横外端以内の円弧内に配置される。また、防振部材６０に対して棚状部材５２を着脱可能に構成することによって、バッテリ５１の種類や大きさや個数等による仕様に容易に変更可能となる。

次に、バッテリ５１を旋回体３の後部円弧形状に沿って配置するための棚状部材５２の構成について説明する。
図４に示すように、棚状部材５２は、棚板５３と棚柱５４と連結板５５と補助棚柱５６と外棚柱５７と内棚柱５８と止め板５９等からなる。
棚板５３は、バッテリ５１を載置する板材であり、略矩形状とし、棚柱５４（補助棚柱５６）と棚柱５４（補助棚柱５６）との間、または、棚柱５４と外棚柱５７と内棚柱５８との間に水平方向に架設される。言い換えれば、棚板５３の両側は棚柱５４と棚柱５４、または、棚柱５４と外棚柱５７と内棚柱５８により支持される。棚板５３はバッテリ５１の底面の大きさに合わせた大きさとし、棚板５３と棚板５３の上下間隔はバッテリ５１の高さより若干長くして、収納を容易とし、旋回体３の半径方向（前後方向）に通風できるよう隙間を設けて、冷却も容易にできるようにしている。

棚板５３の上面には、旋回軸心側と外側とにそれぞれ止め板５９・５９が長手方向（接線方向）の辺に沿って固定される。外側（後側）の止め板５９は着脱可能に構成されている。本実施形態では、左右両側からボルト等により棚柱５４と止め板５９を固定する構成としている。このような構成において、旋回体３の後部カバー３９（図１）を開けて、止め板５９を外すことにより、バッテリ５１を後方へ抜き出したり、後方より挿入して設置（収納）して固定することができ、交換やメンテナンスが容易にできるようにしている。止め板５９は補強板の役目も果たす。なお、最上部の棚板５３は止め板５９が固定されず、バッテリ５１も載置されず、天板として強度を高めている

棚柱５４は、上下方向に長い板材で構成され、棚板５３の短辺側（左右の辺）を所定の高さ位置で支持する。本実施形態では溶接により固設している。棚柱５４の板面は旋回円の半径方向と略平行に配設される。
外棚柱５７と内棚柱５８は、棚状部材５２の左右両側に配置されて棚板５３を固定する。
こうして、左右の棚柱５４と棚柱５４との間に、上下所定間隔をあけて複数の棚板５３・５３・・・を水平方向に固定して、一組の中棚体４５Ｍを構成している。
また、棚柱５４と左側の外棚柱５７及び内棚柱５８との間に、上下所定間隔をあけて複数の棚板５３・５３・・・を水平方向に固定して、一組の左棚体４５Ｌを構成している。
また、棚柱５４と右側の外棚柱５７及び内棚柱５８との間に、上下所定間隔をあけて複数の棚板５３・５３・・・を水平方向に固定して、一組の右棚体４５Ｒを構成している。

前記棚体４５と棚体４５（左棚体４５Ｌと中棚体４５Ｍ、及び、中棚体４５Ｍと右棚体４５Ｒ）を連結するのが連結板５５と補助棚柱５６である。
連結板５５は、平面視略扇型状の板材として、棚柱５４と棚柱５４の間に固定される。つまり、棚板５３を固定しない側の面（反対側の面）の棚柱５４と棚柱５４に水平方向に固定される。このように構成することで、棚体４５と棚体４５を連結板５５で左右方向に複数連結すると、棚状部材５２全体として平面視で旋回軸心Ｃを中心とした略扇型となるようにしている。なお、連結板５５は棚板５３と同じ高さ位置に固定され、強度を高めている。

補助棚柱５６は、上下方向に長い板材で構成され、棚柱５４と棚柱５４の間の旋回軸心Ｃ側で連結板５５に直交して固定される。補助棚柱５６の両側に旋回軸心Ｃ側の止め板５９の側部が固定され、円弧に沿って配置されるバッテリ５１とバッテリ５１の間隔ができるだけ狭くなるようにして、バッテリ５１をできるだけ後方に配置できるようにしている。但し、補助棚柱５６を省いて連結板５５のみで連結する構成とすることもできる。
こうして、前記複数組の棚体４５（左棚体４５Ｌと中棚体４５Ｍ、及び、中棚体４５Ｍと右棚体４５Ｒ）は、平面視で旋回体３の後部外側形状に沿わせて配置される。つまり、旋回体３の旋回台フレーム３１の後部が円弧状に形成されており、その後部円弧に棚体５４の後部が接するように配置することで、棚体４５は円弧状に並べられ、棚状部材５２とされ、該棚状部材５２にバッテリ５１も円弧状に並べて載置される。
このような構成によって、バッテリ５１をできるだけ後方に配置することができ、旋回体３後部に効率よく重量配分でき、カウンタウエイトとしての役目を果たすことができる。そして、円弧がなす円を履帯（走行装置）の幅と同等とすることにより、旋回時に周辺障害物と干渉・衝突しにくい構成となる。

本実施形態の棚状部材５２では、三組の棚体（４５Ｌ・４５Ｍ・４５Ｒ）が旋回体３の外周円弧に沿って配置されるが、バッテリ容量や旋回体３の大きさに合わせて二組であっても四組以上連結して配置することも可能である。二組の場合には、左棚体４５Ｌと右棚体４５Ｒが連結板５５と補助棚柱５６とによって連結される。三組以上の場合には、左棚体４５Ｌと右棚体４５Ｒの間に必要数組の中棚体４５Ｍが配置されて連結板５５と補助棚柱５６とによって連結される。つまり、中棚体４５Ｍの組数を増加させるだけで仕様変更が容易にできる。
さらに、大型の旋回体３の場合には、図６に示すように、外周円弧に沿って配置されたバッテリ５１の内側に同心円状にバッテリ５１を配置する構成とすることもできる。但し、棚状部材５２もバッテリ５１の配置位置に合わせた構成とされる。また、連結板５５の左右の辺の間の角度は、旋回体３の外周円弧の曲率半径に合わせて決定される。
バッテリ５１の出力電圧や出力電流等を制御する電源回路は最上段の棚板５３上または外棚柱５7と内棚柱５８の外側面に取り付けられる。
このように構成した棚状部材５２にバッテリ５１を載置して収納したものと、電源回路を取り付けたものをバッテリユニット５０とする。

バッテリユニット５０（棚板部材５２）は、防振部材６０を介して旋回体３（旋回台フレーム３１）に支持される。該防振部材６０は、図４、図５に示すように、取付板６１と防振ゴム６２と取付軸６３からなる。軸心側に取付軸６３が配置され、取付軸６３の外周側に防振ゴム６２が配置され、防振ゴム６２の外周側に取付板６１が配置される。
防振ゴム６２は略円筒状に形成され、ゴム等の防振材で構成される。取付板６１は平面視菱形状で中央に防振ゴム６２を嵌合す貫通孔を開口し、その両側に取付孔が開口され、ボルト等を挿入して一側の対象物に取り付けられるようにしている。取付軸６３は棒状の部材で一端部に雄ネジを形成している。取付軸６３は防振ゴム６２の軸心部に貫通して固設され、一端の雄ネジが突出して設けられ、この突出部が他側の対象物に取り付けられ、ナット等で締め付け固定されるようにしている。本実施形態では、一側の対象物が旋回体３の旋回台フレーム３１となり取付板６１が固定され、他側の対象物がバッテリユニット５０の棚状部材５２の棚板５３または連結板５５となり、取付軸６３が取り付けられる。

前記防振部材６０の取付位置は、平面視で各バッテリ５１の円周方向両側に配置される。また、防振部材６０・６０・・・は平面視で旋回軸心Ｃを中心として略同一円周上に配置され、略同一間隔で左右対称に配置される。具体的には、最下段の左右両側の棚板５３と連結板５５に設けた取付孔にそれぞれ取付軸６３が挿入固定される。こうして、バッテリユニット５0を安定して支持している。

また、バッテリユニット５０の上部も防振部材６０・６０・・・を介して支持フレーム６４に取り付けられる。この場合、防振部材６０の取付方法は前記と上下逆の取付構造となっている。つまり、取付板６１が支持フレーム６４に固定され、取付軸６３がバッテリユニット５０の棚状部材５２の棚板５３または連結板５５に取り付けられる。

支持フレーム６４は防振部材６０を介してバッテリユニット５０に取り付けられ、該支持フレーム６４上にキャノピー３７が取り付けられる。つまり、最上段の連結板５５と最上段の左右両側の棚板５３に防振部材６０・６０・・・が取り付けられて、該防振部材６０・６０・・・上に支持フレーム６４が取り付けられる。この支持フレーム６４を支持する防振部材６０・６０・・・と、旋回台フレーム３１上に取り付けられる防振部材６０・６０・・・は、鉛直方向で同一軸心上に配置され、言い換えれば、平面視で同じ位置に配置され、部品を共通化してコスト低減化を図っている。また、支持フレーム６４と旋回台フレーム３１との間に挟むように棚状部材５２を防振部材６０を介して固定することにより、バッテリ５１に対する防振効果が高められるようにしている。

前記支持フレーム６４は平面視で板材が人手状に形成され、バッテリ５１の水平方向配置数に合わせて４つの突出部６４ａ・６４ａ・・・が形成され、突出部６４ａ・６４ａ・・・の先端にそれぞれ取付孔６４ｂ・６４ｂ・・・が略旋回軸心Ｃに対して同一円周上の配置されている。該取付孔６４ｂ・６４ｂ・・・に防振部材６０の取付板６１が下方より固定される。

前記突出部６４ａと突出部６４ａの間には空間が形成されており、棚板５３の上方に位置する。こうして、最上段の棚板５３上にバッテリ５１に関わる電装部品を載置できるようにして、棚板５３を有効に活用できるようにしている。また、棚状部材５２の前側と支持フレーム６４と旋回台フレーム３１とで囲まれた空間内には、冷却装置等が収納され、空間が有効利用されている。

以上のように、走行装置２上に旋回体３を旋回可能に配置し、該旋回体３の前部に作業機４を配置し、旋回体３の後部にバッテリ５１を配置し、該バッテリ５１からの電力供給により前記作業機４及び走行装置２を作動可能とする電動作業車両において、前記バッテリ５１は、棚状部材５２に複数収納されてバッテリユニット５０とし、該バッテリユニット５０は、旋回体３に防振部材６０を介して取り付けられるものである。
このような構成により、バッテリ５１を収納して支持されたバッテリユニット５０は旋回体３に対して一体的に防振支持されることになり、走行時や掘削作業時の振動に対してバッテリ５１の破損を防止でき、電気的接続部も安定して接続され、誤動作や故障等を防止できる。また、バッテリユニット５０として旋回体３に一体的に防振支持されるので、防振構造が簡単となる。

また、前記バッテリ５１は、平面視において旋回体３の旋回軸心Ｃに対して同一円周上の棚状部材５２上に載置され、平面視で前記バッテリ５１の円周方向両側に防振部材６０が配置されるものである。従って、バッテリ５１の荷重は両側の防振部材６０で防振支持されることとなり、安定した支持となる。

また、前記防振部材６０は、バッテリユニット５０の上下両側に配置されて支持されるので、バッテリユニット５０の上方に他の部材（キャノピー３７）が取り付けられても、振動が増幅したり、異音が発生したりすることがなく、振動的安定性を向上できる。また、バッテリ５１と防振部材６０は平面視で重ならない構成となるので、高さ方向を低く抑えることができ、バッテリ５１をコンパクトに配置できる。

Ｃ 旋回軸心
２ 走行装置
３ 旋回体
４ 作業機
４５ 棚体
５１ バッテリ
５２ 棚状部材
５３ 棚板
５４ 棚柱
６０ 防振部材

Claims (3)

1. 走行装置上に旋回体を旋回可能に配置し、該旋回体の前部に作業機を配置し、旋回体の後部にバッテリを配置し、該バッテリからの電力供給により前記作業機及び走行装置を作動可能とする電動作業車両において、前記旋回体の後部には、バッテリを載置する棚板と、複数の棚板の両側を支持する棚柱からなる棚体が複数組配置され、前記複数組の棚体は、旋回体の後部外側形状に沿わせて配置されることを特徴とする電動作業車両。
2. 前記複数組の棚体は、旋回体の旋回軸心に対して、円弧状に並べて配置されることを特徴とする請求項１に記載の電動作業車両。
3. 前記複数組の棚体は、一体的に構成して棚状部材とし、棚状部材は旋回体に防振部材を介して防振支持されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動作業車両。
   

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