JP4908272B2 - 車両用バッテリ交換装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載されたバッテリを交換するための車両用バッテリ交換装置に関し、特にフォークリフトに搭載されたバッテリを交換するためのバッテリ交換装置に適用して有効である。

バッテリ式のフォークリフトにおいては、バッテリの重量が５００ｋｇ以上と大きいので、そのフォークリフトの側方側から、バッテリの下方側に形成された挿入口に、別のフォークリフトのフォークを差し込み、その後、その差し込んだフォークを上昇させてバッテリを交換する（取り外す）ようにしている。

一方、特許文献１に記載の発明では、車輪を有するバッテリ交換装置をフォークリフトの側方側に配置した状態で、そのフォークリフトに搭載されたバッテリをバッテリ交換装置側に引き出すことによりバッテリを交換する（取り外す）ようにしている。

なお、このバッテリ交換装置では、作業者がバッテリ交換装置を押したり引いたりすることにより移動するようにされている。
特開２００４−２６２６３２号公報

ところで、通常、バッテリ交換用のフォークリフトと床面との間には、作業用のフォークリフトの車輪が入り込むことができないので、バッテリの交換時にそのバッテリの重さによって作業用のフォークリフトが倒れてしまうのを防止するために、車体後方に重りを取り付けることによりバランスをとるように構成された、いわゆるカウンタ式のフォークリフトが作業用のフォークリフトとして用いられている。

しかしながら、カウンタ式のフォークリフトはバッテリ交換装置よりも大きいので、フォークリフトを用いてバッテリの交換作業を行う場合には、バッテリ交換装置を用いてバッテリの交換作業を行う場合に比べてバッテリ交換に要する作業スペースが大きくなってしまう。

一方、特許文献１に記載の発明は、フォークリフトよりも小さいので、フォークリフトを用いてバッテリの交換作業を行う場合に比べてバッテリ交換に要する作業スペースを小さくすることができる。

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、車輪を用いることでバッテリの運搬作業（バッテリ交換装置の移動作業）時に作業者にかかる負担をある程度軽減するようにしているが、車輪の摩擦係数は約０．０３とゼロではないので、重量の大きいバッテリを運搬する際には、作業者にかかる負担が増えてしまい、バッテリの運搬作業をすることが困難になることがある。

これに対しては、車輪の数を増やすことによりバッテリ交換装置と床面との摩擦力を小さくするようにすることが考えられるが、車輪の数が増えてしまうと作業者がバッテリ交換装置を移動させる際の自由度が低下してしまう。

本発明は、上記点に鑑み、バッテリ交換に要する作業スペースが大きくなってしまうのを防止しつつ、バッテリの運搬作業を容易に行うことが可能な車両用バッテリ交換装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、車両に搭載されたバッテリを交換するための車両用バッテリ交換装置であって、車両のシャーシと床面との間に入り込むことが可能な入込手段と、入込手段の上方側で車両のシャーシとバッテリとの間に入り込んでバッテリを持ち上げるための持上手段と、入込手段の下方側に設けられ、下方側に向けて空気を噴出することで入込手段を浮上させる浮上手段とを備えたことを特徴とする。

以上のような請求項１に記載の発明では、入込手段が車両のシャーシと床面との間に入り込んだ状態で、持上手段がバッテリを持ち上げることにより、バッテリを車両から取り外すことができる。

ところで、浮上手段は入込手段を浮上させるので、この浮上手段の摩擦係数は車輪の摩擦係数よりも断然に小さくゼロとみなすことができる。
このため、請求項１に記載の発明では、浮上手段を用いて入込手段を移動させることが可能な構成であるので、特許文献１に記載の発明に比べて、バッテリの運搬作業時に作業者にかかる負担を軽減することができる。

また、請求項１に記載の発明では、入込手段が車両のシャーシと床面との間に入り込んだ状態で持上手段がバッテリを持ち上げることが可能な構成であるので、車両用バッテリ交換装置の重心をバッテリの下方側、すなわち入込手段に取ることができる。

このため、カウンタ式のフォークリフトのように重りをつけなくてもバッテリの交換時に車両用バッテリ交換装置が倒れてしまうことを防止することができるので、バッテリ交換に要する作業スペースが大きくなってしまうのを防止することができる。

また、浮上手段には、車輪のように車両用バッテリ交換装置の移動方向を規制するものがないので、請求項１に記載の発明によれば、作業者が車両用バッテリ交換装置を移動させる際の自由度を向上させることができる。

したがって、請求項１に記載の発明によれば、バッテリ交換に要する作業スペースが大きくなってしまうのを防止しつつ、バッテリの運搬作業を容易に行うことができる。
請求項２に記載の発明では、持上手段は、バッテリの下方側を支持するための支持手段と、支持手段を昇降するための昇降手段とを有していることを特徴とする。

このような請求項２に記載の発明では、支持手段によりバッテリの下方側を支持してから支持手段を上昇又は下降させることで、車両からバッテリを取り外したり車両に設置したりすることができる。

このため、請求項２に記載の発明では、バッテリの下方側を支持してそのバッテリを昇降させるので、バッテリを宙吊りにしてバッテリの交換を行う場合に比べて、バッテリ交換を持ち上げた際にバッテリが空中で揺れてしまう、といった不安定な状態になってしまうことを防止することができる。

したがって、請求項２に記載の発明では、安定した状態でバッテリの交換作業を行うことができるので、バッテリ交換に要する時間を短縮することができる。

本実施形態は、本発明に係る車両用バッテリ交換装置を、カウンタ式のフォークリフトに搭載されたバッテリを交換するためのバッテリ交換装置に適用したものであり、以下に本実施形態を図面と共に説明する。

（バッテリ交換装置１の全体構成）
図１（ａ）は本実施形態のバッテリ交換装置１を斜め上方側から見た状態を示す斜視図であり、図１（ｂ）はバッテリ交換装置１を斜め下方側から見た状態を示す斜視図である。また、図２（ａ）はバッテリ交換装置１の平面図であり、図２（ｂ）はバッテリ交換装置１の側面図である。また、図３（ａ）はバッテリ交換装置１の正面図であり、図３（ｂ）はバッテリ交換装置１の後方側の拡大図である。また、図４はフォークリフト６０にバッテリ６２が搭載されている状態を示す説明図であり、図５はフォークリフト６０からバッテリ６２を取り外した状態を示す説明図であり、図６はバッテリ交換装置１にバッテリ６２を積んだ状態を示す説明図である。

バッテリ交換装置１は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、台部１０、台部１０の上方側に配置されたバッテリ持上部３０、及び台部１０の下方側に設けられた空気噴射口５０等を備えている。

空気噴射口５０は、台部１０側から下方側に向けて空気を噴出することで台部１０を浮上させるためのものである。
具体的に説明すると、空気噴射口５０は、図１（ｂ）に示すように、台部１０の下方側に８つ設けられており、この空気噴射口５０には、図４に示すように、圧縮空気が収容されたエアタンク（図示省略）から配管６４を介して空気（圧縮空気）が供給される。そして、空気噴射口５０は、エアタンクから空気が供給されると、その空気を下方側に向けて噴出することで台部１０を床面から浮上させる。

これにより、空気噴射口５０、配管６４及びエアタンクが、台部１０を浮上させるための浮上機構として構成される。
ここで、エアタンクは、フォークリフト６０（図４参照）が使用される工場内に複数設けられており、本実施形態において、作業者がバッテリ交換装置１を用いてフォークリフト６０のバッテリ６２を交換する際には、工場内の所定場所（以下、バッテリ交換場所という。）で行うようにされている。

このため、本実施形態では、バッテリ交換場所から最も近くに設けられたエアタンクが、空気噴射口５０に空気を供給するエアタンクとして用いられる。
台部１０は、図２（ｂ）及び図５に示すように、フォークリフト６０と床面との間に入り込むことが可能となるように構成されており、具体的には、台部１０の高さ方向の厚さがフォークリフト６０と床面との間の高さよりも小さくなるように構成されている。

また、台部１０の下方側には、図２（ａ）に示すように、バッテリ交換装置１の前後方向への移動を補助するための補助輪１２が設けられており、台部１０の一端側（後端側）には、図３（ａ）に示すように、バッテリ持上部３０を上下方向（鉛直方向）に移動可能に支持する一対のレール１４が設けられている。

レール１４には、図３（ａ）に示すように、作業者側（台部１０の一端側）から作業者の手が入らないようにするための防護壁１５が取り付けられている。
また、レール１４の上端側には、図３（ｂ）に示すように、作業者の手により握られる把手１６と、バッテリ交換装置１の各部を制御するためのコントローラ１８とが設けられている。

把手１６には、図３（ｂ）に示すように、空気噴射口５０への空気の供給を禁止するためのブレーキレバー２０が取り付けられている。
コントローラ１８は、作業者に操作されることでバッテリ交換装置１の各部を制御するためのものであり、このコントローラ１８は、図３（ｂ）に示すように、把手１６の近傍に設けられている。

そして、コントローラ１８は、図３（ｂ）に示すように、空気噴射口５０への空気の供給を許可する浮上用レバー２２、後述する昇降体３４を上昇させるための上昇用レバー２４、昇降体３４を下降させるための下降用レバー２６、及び昇降体３４の昇降移動を許可するためのロック解除用レバー２８等を備えている。

なお、本実施形態のバッテリ交換装置１では、ロック解除用レバー２８が操作されるまでの間、昇降体３４を現在位置に固定することで昇降体３４の昇降移動を禁止する安全装置（図示省略）が設けられており、この安全装置は、ロック解除用レバー２８が操作されることにより、昇降体３４の昇降移動の禁止を解除、すなわち昇降体３４の昇降移動を許可する。

バッテリ持上部３０は、台部１０の上方側でバッテリ６２（図４参照）を持ち上げるためのものであり、具体的には、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、バッテリ６２の下方側を支持するための一対のフォーク３２と、フォーク３２を昇降するための昇降体３４と、昇降体３４を駆動するためのエアシリンダ３６とを備えている。

エアシリンダ３６は、空気が供給されることで昇降体３４を上昇させるとともに、供給された空気を排出することで昇降体３４を下降させるためのものであり、このエアシリンダ３６には、空気噴射口５０に空気を供給するエアタンクから配管６４を介して空気が供給される。

昇降体３４は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、上下方向に移動可能となるようにレール１４に支持されている。
また、昇降体３４の後方側（作業者側）には、図３（ｂ）に示すように、作業者がフォーク３２の傾き（チルト角度）を調整する操作を行うための調整用ボルト３８が設けられており、上方側の中央部分には、同じく図３（ｂ）に示すように、フォーク３２によって支持されている状態のバッテリ６２がフォーク３２から滑り落ちてしまうのを防止するためのフック４０が設けられている。

フック４０は、レール１４の配列方向（左右方向）に平行な回転軸回りに回転可能に設けられている。
一対のフォーク３２は、図１（ａ）に示すように、台部１０の一端側（昇降体３４側）から台部１０の他端側（昇降体３４側とは反対側）に向かって延びるアーム状に形成されている。

なお、本実施形態において、バッテリ６２は、図４に示すように、フォークリフト６０の運転席６６下方側に収納されている。
すなわち、フォークリフト６０の運転席６６下方側には、図６に示すように、バッテリ６２を収納可能なスペース７４が形成されており、具体的には、４つの側壁、運転席６６が形成された運転席形成部７６、及びシャーシにより囲まれることで、運転席６６の下方側にスペース７４が形成される。そして、４つの側壁のうち運転席６６右側の側壁（図示省略）及び運転席形成部７６は、開閉可能に構成されている。

また、バッテリ６２は、バッテリ本体（図示省略）と、バッテリ本体を収納するバッテリケース６８とからなる。また、バッテリケース６８の下方側には、フォーク３２を挿入するための貫通孔７０が形成されており、バッテリケース６８の上方側には、フック４０が引っ掛かるための溝７２が形成されている。

（バッテリ交換装置１の作動）
以上のような構成のバッテリ交換装置１では、作業者により浮上用レバー２２が操作されると、配管６４から空気噴射口５０に空気が供給される。これにより、台部１０が床面から浮上するので、バッテリ交換装置１は移動可能な状態となる。

また、台部１０が床面から浮上している状態、すなわち空気噴射口５０が下方側に向けて空気を噴出している状態でブレーキレバー２０が操作されると、空気噴射口５０への空気の供給が禁止される。これにより、台部１０が床面に接触するので、バッテリ交換装置１の移動が停止する。

また、作業者によりロック解除用レバー２８が操作されてから上昇用レバー２４が操作されると、配管６４からエアシリンダ３６に空気が供給され、昇降体３４及びフォーク３２が上昇する。一方、作業者によりロック解除用レバー２８が操作されてから下降用レバー２６が操作されると、エアシリンダ３６から空気が排出され、昇降体３４及びフォーク３２が下降する。

（バッテリ６２の交換作業）
本実施形態では、以下の手順でフォークリフト６０に搭載されたバッテリ６２を交換することができる。

まず、フォークリフト６０をバッテリ交換場所まで移動させ、図４に示すように、そのフォークリフト６０の運転席形成部７６を上方側に開けるとともに、運転席６６右側の側壁を外側に開ける。

すると、フォークリフト６０に搭載されているバッテリ６２が、図４に示すように外部に露出された状態となる。
次に、バッテリ交換装置１を移動させることにより、図５に示すように、バッテリ交換場所にあるフォークリフト６０の右側方側から、バッテリ交換装置１の台部１０を、フォークリフト６０と床面との間、すなわちフォークリフト６０のシャーシの下方側に入り込ませるとともに、バッテリケース６８の貫通孔７０にフォーク３２を挿入する。

なお、バッテリケース６８の貫通孔７０にフォークを挿入してから、フック４０をバッテリケース６８の溝７２に引っ掛けるようにすれば、バッテリ６２がフォーク３２から滑り落ちてしまうのを防止することができる。

次に、台部１０がフォークリフト６０と床面との間に入り込み、かつ、フォーク３２がバッテリケース６８の貫通孔７０に挿入された状態で、フォーク３２（昇降体３４）を上昇させる。

これにより、バッテリ６２の下方側がフォーク３２により支持され、その支持されたバッテリ６２がフォークリフト６０から持ち上がるので、バッテリ６２をフォークリフト６０から取り外すことができる。

その後、図６に示すように、バッテリ交換装置１を手前側に引くことで、バッテリ６２をフォークリフト６０から完全に取り出し、更にそのバッテリ交換装置１を、充電済み及び使用済みのバッテリ６２を設置するためのバッテリ設置台７８まで移動させることで、バッテリ交換装置１に積まれているバッテリ６２をバッテリ設置台７８まで運搬する。

ここで、バッテリ設置台７８は、バッテリ交換場所に設けられており、このバッテリ設置台７８は、図６に示すように、バッテリ６２を設置するための設置板８０と、その設置板８０を支持する複数（本実施形態では、３本）の脚部８２とからなる。そして、脚部８２の高さは台部１０の高さ（厚さ）よりも高く、脚部８２同士の間隔は台部１０の幅（左右方向の長さ）よりも長い。

このため、バッテリ交換装置１の台部１０は、設置板８０の下方側に入り込むことができるので、バッテリ６２をバッテリ設置台７８上まで運搬してから、そのバッテリ６２を積んでいるバッテリ交換装置１のフォーク３２（昇降体３４）を下降することで、バッテリ６２をバッテリ設置台７８に設置することができる。

なお、本実施形態のバッテリ設置台７８には、図６に示すように、充電済みのバッテリ６２が設置さられており、バッテリ設置台７８の近傍には、バッテリ６２を充電するための充電器８４が配置されている。また、使用済みのバッテリ６２は、この充電器８４により充電される。

そして、バッテリ設置台７８に使用済みのバッテリ６２を設置した後は、上述したバッテリ６２の取り外し作業からバッテリ６２の運搬作業とは逆の手順で、充電済みのバッテリ６２をフォークリフト６０に取り付ける。

すなわち、まず充電済みのバッテリ６２をバッテリ交換装置１に積み込み、そのバッテリ交換装置１をフォークリフト６０まで移動させる。次いで、そのバッテリ交換装置１の台部１０を、上述したようにフォークリフト６０と床面との間に入り込ませてから、フォーク３２（昇降体３４）をフォークリフト６０のスペース７４側へ下降させる。

これにより、充電済みのバッテリ６２をフォークリフト６０に取り付けることができる。
その後は、バッテリ交換装置１を手前側に引くことで、バッテリ６２からフォーク３２を抜き出し、運転席形成部７６及び運転席６６右側の側壁を閉めることでバッテリ６２の交換作業が終了する。

（本実施形態に係るバッテリ交換装置１の特徴）
ところで、空気噴射口５０は台部１０を浮上させるので、この空気噴射口５０の摩擦係数はゼロとみなすことができる。

このため、本実施形態では、空気噴射口５０を用いて台部１０を移動させることが可能な構成であるので、特許文献１に記載の発明に比べて、バッテリ６２の運搬作業時に作業者にかかる負担を軽減することができる。

また、本実施形態では、台部１０がフォークリフト６０と床面との間に入り込んだ状態でバッテリ持上部３０がバッテリ６２を持ち上げることが可能な構成であるので、バッテリ交換装置１の重心をバッテリ６２の下方側、すなわち台部１０に取ることができる。

このため、カウンタ式のフォークリフト６０のように重りをつけなくてもバッテリ６２の交換時にバッテリ交換装置１が倒れてしまうことを防止することができるので、バッテリ６２交換に要する作業スペースが大きくなってしまうのを防止することができる。

また、空気噴射口５０には、車輪のようにバッテリ交換装置１の移動方向を規制するものがないので、本実施形態によれば、作業者がバッテリ交換装置１を移動させる際の自由度を向上させることができる。

したがって、本実施形態によれば、バッテリ６２交換に要する作業スペースが大きくなってしまうのを防止しつつ、バッテリ６２の運搬作業を容易に行うことができる。
また、本実施形態では、フォーク３２によりバッテリ６２の下方側を支持してから昇降体３４を上昇又は下降させることで、フォークリフト６０からバッテリ６２を取り外したりフォークリフト６０に設置したりすることができる。

このため、本実施形態では、バッテリ６２の下方側を支持してそのバッテリ６２を昇降させるので、バッテリ６２を宙吊りにしてバッテリ６２の交換を行う場合に比べて、バッテリ６２交換を持ち上げた際にバッテリ６２が空中で揺れてしまう、といった不安定な状態になってしまうことを防止することができる。

したがって、本実施形態では、安定した状態でバッテリ６２の交換作業を行うことができるので、バッテリ６２交換に要する時間を短縮することができる。
また、本実施形態では、バッテリ６２をフォークリフト６０から引き出すことをバッテリ交換装置１で行うことができるので、特許文献１に記載の発明に比べて、作業者への負担を軽減することができる。

ところで、特許文献１に記載の発明では、フォークリフト６０のシャーシに滑車を設けることで、バッテリ６２をフォークリフト６０から引き出す際の作業者への負担を軽減することが可能である。

これに対して、本実施形態では、上述したように、バッテリ６２をフォークリフト６０から引き出すことをバッテリ交換装置１で行うことができるので、フォークリフト６０を改造しなくても作業者への負担を軽減することができる。

また、本実施形態では、補助輪１２が設けられているので、バッテリ交換装置１が無作為にいろいろな方向へ移動してしまうのを防止することができる。
（発明特定事項と対応関係）
本実施形態では、台部１０が特許請求の範囲に記載された入込手段に相当し、バッテリ持上部３０が特許請求の範囲に記載された持上手段に相当し、空気噴射口５０が特許請求の範囲に記載された浮上手段に相当する。また、フォーク３２が特許請求の範囲に記載された支持手段に相当し、昇降体３４が特許請求の範囲に記載された昇降手段に相当する。

（その他の実施形態）
上記実施形態では、バッテリ交換場所近傍に設けられたエアタンクから、空気噴射口５０及びエアシリンダ３６に空気を供給するようにしていたが、これに限らず、バッテリ交換装置１にエアタンクを設け、そのエアタンクから空気噴射口５０及びエアシリンダ３６に空気を供給するようにしてもよい。

このようにすれば、作業者がバッテリ交換装置１を移動させる際に、配管６４が移動の邪魔になってしまうのを防ぐことができる。
また、上記実施形態では、バッテリ６２を下方側から支持してから持ち上げることでバッテリの交換を行う構成にしていたが、これに限らず、バッテリ６２を宙吊りにしてバッテリ６２の交換を行うような構成にしてもよい。

また、本実施形態では、カウンタ式のフォークリフト６０に搭載されたバッテリ６２を交換するようにしていたが、これに限らず、例えば、ガソリンエンジンと電動モータとを組み合わせて走行するハイブリッド車両に搭載されたバッテリを交換するようにしてもよい。

また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。

実施形態のバッテリ交換装置の斜視図である。 実施形態のバッテリ交換装置の平面図及び側面図である。 実施形態のバッテリ交換装置の正面図及び後方側の拡大図である。 フォークリフトにバッテリが搭載されている状態を示す説明図である。 フォークリフトからバッテリを取り外した状態を示す説明図である。 バッテリ交換装置にバッテリを積んだ状態を示す説明図である。

符号の説明

１…バッテリ交換装置、１０…台部、１２…補助輪、１４…レール、１５…防護壁、１６…把手、１８…コントローラ、２０…ブレーキレバー、２２…浮上用レバー、２４…上昇用レバー、２６…下降用レバー、２８…ロック解除用レバー、３０…バッテリ持上部、３２…フォーク、３４…昇降体、３６…エアシリンダ、３８…調整用ボルト、４０…フック、５０…空気噴射口、６０…フォークリフト、６２…バッテリ、６４…配管、６６…運転席、６８…バッテリケース、７０…貫通孔、７２…溝、７４…スペース、７６…運転席形成部、７８…バッテリ設置台、８０…設置板、８２…脚部、８４…充電器。

Claims (2)

1. 車両に搭載されたバッテリを交換するための車両用バッテリ交換装置であって、
   前記車両のシャーシと床面との間に入り込むことが可能な入込手段と、前記入込手段の上方側で前記車両のシャーシと前記バッテリとの間に入り込んで前記バッテリを持ち上げるための持上手段と、
   前記入込手段の下方側に設けられ、下方側に向けて空気を噴出することで前記入込手段を浮上させる浮上手段と
   を備えたことを特徴とする車両用バッテリ交換装置。
2. 前記持上手段は、
   前記バッテリの下方側を支持するための支持手段と、
   前記支持手段を昇降するための昇降手段と
   を有していることを特徴とする請求項１に記載の車両用バッテリ交換装置。

Images