JP5260930B2

JP5260930B2 - 作業車両

Info

Publication number: JP5260930B2
Application number: JP2007253945A
Authority: JP
Inventors: 和男石川
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2027-09-28
Also published as: JP2009083973A

Description

本発明は、作業車両に係り、特に荷役用電動モータおよび走行用電動モータの冷却に関する。

従来、前方へ延出した左右一対のリーチレッグを有する車体本体と、リーチレッグに沿って前後方向に移動可能に設けられるとともにパレット等に差し込まれるフォーク爪を有するリフト装置とを備えたリーチフォークリフトが知られている（例えば、特許文献１参照）。車体本体は、作動油によって前後に伸縮するリーチシリンダを備え、このリーチシリンダによってリフト装置を前後に移動させる。リフト装置は、作動油によって上下に伸縮するリフトシリンダを備え、このリフトシリンダによってフォーク爪を上下に昇降させる。

このようなリーチフォークリフトにおいて、車体本体内には、各シリンダへ作業油を圧送する油圧ポンプ駆動用の荷役用電動モータと、車体本体の駆動輪を駆動する走行用電動モータと、これらのモータを制御する制御ユニットとが収納されている。これらのうち、制御ユニットは、従来、当該制御ユニット近傍に設けられた専用の冷却ファンにより強制冷却されていたが、各モータは、開放型モータとされ、車体本体の側面に形成された空気取入口から車体本体内に流入する冷却風（自然通風）により冷却されていた。

特開２０００−２８１２９８号公報

そのため、このようなリーチフォークリフトでは、夏場において連続稼動させた場合など、過酷な運転条件下では各モータがオーバーヒートしてしまうおそれがあった。また、車体本体の側面に空気取入口が形成されていたため、洗車した際などに当該空気取入口を介して車体本体内に水が浸入してしまうおそれがあった。

本発明の目的は、モータのオーバーヒートを抑制することができるとともに、車体本体内への水の浸入を防ぐことのできる作業車両を提供することにある。

請求項１に記載の作業車両は、作業機に油を供給するための油圧ポンプを駆動する荷役用電動モータと、走行用の駆動輪を駆動する走行用電動モータと、前記荷役用電動モータおよび前記走行用電動モータを制御する制御ユニットと、前記制御ユニットの一方の面側を覆うとともに排気口側に冷却ファンを有するファンダクトとを備え、前記荷役用電動モータおよび前記走行用電動モータのうち、少なくともいずれか一方は、前記排気口から排出される冷却風により冷却される位置に配置され、前記制御ユニットは、前記荷役用電動モータおよび前記走行用電動モータを制御するコントローラと、一方の面に前記コントローラが取り付けられたベースプレートと、前記ベースプレートの他方の面に取り付けられて前記ファンダクトに覆われているとともに、前記ファンダクト内の空気の流れ方向に延びた放熱フィンと、前記コントローラを覆うケースとを備え、前記ベースプレートには、前記制御ユニット内部と前記ファンダクト内部とを連通する連通孔が形成され、前記ファンダクトの中央部分には、両側に設けられた吸気部分および排気部分に対して前記フィン側に凹んだ凹部が形成され、前記凹部と対向した位置に前記連通孔が形成され、前記凹部には、前記荷役用電動モータの出力軸に設けられた前記油圧ポンプが位置していることを特徴とする。

請求項２に記載の作業車両は、請求項１に記載の作業車両において、前記制御ユニットは、前記荷役用電動モータを制御する荷役制御ユニットと、前記走行用電動モータを制御する走行制御ユニットとを備え、前記荷役制御ユニットは、前記ベースプレートを構成する荷役ベースプレートを備え、前記荷役ベースプレートの一方の面には、前記荷役用電動モータを制御する荷役コントローラが取り付けられ、前記走行制御ユニットは、前記ベースプレートを構成する走行ベースプレートを備え、前記走行ベースプレートの一方の面には、前記走行用電動モータを制御する走行コントローラが取り付けられ、前記放熱フィンは、前記各ベースプレートの他方の面に亘って取り付けられて前記各制御ユニットを連結していることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、ファンダクトを設けたことにより、冷却空気を逃さず制御ユニットの一方の面に当てることができるので、制御ユニットを良好に冷却することができる。
そして、制御ユニットを冷却した冷却空気が荷役用電動モータおよび走行用電動モータのうち少なくともいずれか一方を冷却するので、走行中において常に冷却ファンを駆動させることで、当該モータを常時冷却することができる。従って、夏場等の過酷な運転条件下であっても、当該モータがオーバーヒートしてしまうことを抑制することができる。
加えて、１台の冷却ファンで、制御ユニットおよび当該モータを冷却することができるので、安価なコストでこれらの部材のオーバーヒート対策を実現することができる。
また、作業車両（車体本体）の側面に空気取入口を形成することなく、これらの部材のオーバーヒート対策を実現することができるので、当該空気取入口から作業車両内に水が進入することがなくなる。

請求項１の発明によれば、さらに、制御ユニットの一方の面にはファンダクトに覆われる放熱フィンが設けられているので、制御ユニットをより良好に冷却することができる。

請求項１の発明によれば、加えて、制御ユニット内部と、ファンダクト内部とが連通孔により連通しているので、冷却ファンを駆動させることにより、制御ユニット内部に設けられたコントローラを直接冷却することができる。従って、コントローラを一層良好に冷却することでき、過熱によるコントローラの劣化を抑制することができる。

請求項２の発明によれば、放熱フィンが各制御ユニットを連結しているので、各制御ユニットを連結する専用の部材を不要にでき、部品数を低減することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る作業車両としてのリーチフォークリフト１の全体を示す斜視図である。
リーチフォークリフト１は、図１に示すように、内部に走行用電動モータ、荷役用電動モータ、および荷役用電動モータによって駆動される油圧ポンプ等が収容されている車体本体２と、車体本体２の前方に装着されて当該油圧ポンプからの圧油で駆動される作業機としてのリフト装置３と、車体本体２から上方に延設されてオペレータの頭上を覆うヘッドガード４とを備えている。

これらのうち、車体本体２には前方側に延出した左右一対のリーチレッグ５が設けられており、これらのリーチレッグ５に沿ってリフト装置３が前後に移動自在に設けられている。また、車体本体２の後方側には、駆動輪が設けられ、駆動輪の左右には、アシスト輪６が設けられている。駆動輪は走行用電動モータによって駆動される。このような車体本体２には、オペレータが立ち姿勢で運転操作を行う運転部７が設けられている。

リフト装置３は、左右に立設された一対のマスト８と、これらのマスト８に沿って上下に昇降するリフトブラケット９と、マスト８に取り付けられて前記リフトブラケット９をチェーンを介して昇降駆動させる図示略のリフトシリンダとを備えている。リフトブラケット９には、左右一対のフォーク爪１０が前方に向かって延設されている。なお、リフト装置３の前後への移動は、車体本体２の下面に取り付けられたリーチシリンダで行われるとともに、フォーク爪１０がリフトブラケット９上のチルトシリンダにて前後にチルトするようになっている。本発明の作業機としてのリフト装置３は、このリーチシリンダを備えて構成されている。

図２は、後方側から見た車体本体２の内部を示す斜視図、図３は、前方側から見た車体本体２の内部を示す斜視図である。
車体本体２は、左右に設けられた側面壁２１と、車体本体２を前後に仕切るとともに上部に切欠部２０が形成された前後仕切壁２２と、運転部７と車体本体２とを仕切る運転部仕切壁２３と、図３中右側の側面壁２１に対して開閉自在となるように設けられたカバーからなる背面壁２４と、前後仕切壁２２の前方に設けられて車体本体２を上下に仕切る上下仕切壁２５と、これらの壁２１〜２５の上方側を覆うトップパネル２６と、これらの壁２１〜２４の前方側を覆うフロントパネル２７とを備えている。このような車体本体２の内部空間は、前後仕切壁２２によって後方側に区画形成された後部空間Ｓ１と、前後仕切壁２２および上下仕切壁２５によって上部前方に区画形成された上部前方空間Ｓ２とを備えている。

図２に示すように、後部空間Ｓ１内の下部には、減速機等を収納する箱状の台座１１が形成され、この台座１１上には、駆動輪１２を駆動する走行用電動モータ１３と、走行用電動モータ１３および荷役用電動モータ１４等に電力を供給するバッテリ用の車載充電器１５とが、後述するファンダクト６０からの冷却風によって冷却される位置に設置されている。これらの各モータ１３，１４の近傍には、制御ユニット４０に接続された図示しない温度センサが設置されている。また、後部空間Ｓ１内の上部には、油圧ポンプ（図３参照）１６を駆動する荷役用電動モータ１４がファンダクト６０からの冷却風によって冷却される位置に設置されている。この荷役用電動モータ１４の出力軸は、図３に示すように、切欠部２０を跨いで後部空間Ｓ１から上部前方空間Ｓ２側へ延出しており、この出力軸に設けられた油圧ポンプ１６は、上部前方空間Ｓ２側に位置することとなる。

図３に示すように、上部前方空間Ｓ２内には、オイルタンク１７、コントロールバルブ１８、およびこれらが取り付けられる取付ブラケット３１が設置されている。取付ブラケット３１は、前後仕切壁２２に沿うようにして側面壁２１間に亘って設けられており、前後仕切壁２２に沿って配置されてオイルタンク１７およびコントロールバルブ１８が取り付けられる第１取付部３２と、第１取付部３２から前方側に折曲した折曲部３３と、折曲部３３から車幅方向に延びて前記切欠部２０から離間した位置に配置される第２取付部３４とを備えている。第２取付部３４には車幅方向に延びた略矩形状の開口部３５が形成されている。開口部３５は、上方側に切り欠かれた連通孔露出部３６を備えている。

図４は、取付ブラケット３１に取り付けられた制御ユニット４０を示す斜視図、図５は、前方側から見た制御ユニット４０を示す斜視図、図６は、後方側から見た制御ユニット４０を示す斜視図である。
このような第２取付部３４の前面側には、図４に示すように、走行用電動モータ１３および荷役用電動モータ１４を制御する制御ユニット４０が取り付けられる。制御ユニット４０は、図５および図６に示すように、荷役用電動モータ１４を制御する荷役制御ユニット４２と、前方側から見て荷役制御ユニット４２の左側に設けられて走行用電動モータ１３および後述する冷却ファン（図７参照）６２を制御する走行制御ユニット４１と、前方側から見て走行制御ユニット４１の左側に設けられてバッテリから各制御ユニット４１，４２へ供給される電力を制御するコンタクタユニット４３と、これらの背面側に亘って設けられてこれらから発生する熱を外部に放熱する放熱フィン（図６参照）４４とを備えている。

走行制御ユニット４１は、ベースプレート（荷役ベースプレート）４５と、ベースプレート４５の前面側に設けられたケース４６と、ケース４６内部に設けられたＣＰＵ基板４７１やパワートランジスタ４７２等からなる走行コントローラ（図９参照）４７Ａとを備えている。荷役制御ユニット４２も同様に、ベースプレート（走行ベースプレート）４５と、ケース４６と、ケース４６内部に設けられた荷役コントローラ（図９参照）４７Ｂとを備えている。

ベースプレート４５には、当該制御ユニット４０（４１，４２）を取付ブラケット３１にボルト固定するためのボルト孔４８が形成されている。また、走行制御ユニット４１のベースプレート４５には、連通孔露出部３６から取付ブラケット３１の背面側へ露出する連通孔４９が形成されている（図４参照）。連通孔４９は、走行制御ユニット４１内部と、後述するファンダクト６０（図９参照）内部とを連通させる。各ケース４６内部には、走行コントローラ４７Ａおよび荷役コントローラ４７Ｂに接続された図示しない温度センサが設けられている。

走行コントローラ４７Ａは、走行時は冷却ファン６２を常に駆動させる。また、停車時においては、各温度センサからの測定結果等に基づき、所定の条件（各パワートランジスタ４７２およびモータ１３，１４の温度が所定温度以上の場合や、車載充電器１５の充電時等）の場合にのみ冷却ファン６２を駆動する。これにより、本実施形態では、冷却ファン６２の不必要な運転を無くし、冷却ファン６２の長寿命化や、省エネの推進、および騒音の低減化を図っている。

各ケース４６の両側面には、外気導入用のルーバ５０が形成されている。各ケース４６内部は、このルーバ５０により連通している（図９参照）。
コンタクタユニット４３は、ベースプレート４５と、ベースプレート４５の前面側に設けられたコンタクタユニット本体５１とを備えている。コンタクタユニット４３のベースプレート４５にも、当該制御ユニット４０を取付ブラケット３１にボルト固定するためのボルト孔４８が形成されている。

放熱フィン４４はアルミ製とされ、かつ車幅方向に延びた矩形状に形成され、各ベースプレート４５の背面側に亘って取り付けられて各制御ユニット４１，４２およびコンタクタユニット４３を連結している。このような放熱フィン４４の放熱部分は、開口部３５に嵌め込まれて取付ブラケット３１の背面側へ露出している（図４参照）。

図７は、取付ブラケット３１に取り付けられたファンダクト６０を示す斜視図である。
本実施形態では、このような放熱フィン４４を覆うようにして、第２取付部３４の背面側にファンダクト６０が取り付けられる。ファンダクト６０は、内部では冷却空気によって制御ユニット４０を冷却するとともに、この冷却空気を走行用電動モータ１３、荷役用電動モータ１４、および車載充電器１５へ向けて排出することにより、これらの部材１３〜１５をも冷却する。このようなファンダクト６０は、ダクト本体６１と、ダクト本体６１内に設けられた冷却ファン６２とを備えている。

図８は、ダクト本体６１を拡大して示す斜視図である。
ダクト本体６１は、前方側（取付ブラケット３１側）が開いた蓋状に形成されている。このようなダクト本体６１は、車幅方向の一端側から後方側に膨出して下端に吸気口６３が形成された吸気部６４と、車幅方向の他端側から後方側に膨出して下端に斜め後方側に向かって開口する排気口６５が形成された排気部６６と、これら吸気部６４および排気部６６を連絡する連絡部６７と、当該ダクト本体６１の上部に形成されてボルト孔６８を有する取付部６９とを備えている。

排気口６５には冷却ファン６２が設けられている。ここで、ダクト本体６１の中央部分に形成された凹部７０には油圧ポンプ１６が配置されることとなるので（図２参照）、冷却ファン６２は、この油圧ポンプ１６を駆動する荷役用電動モータ１４の側面に冷却風を送ることができる位置に配置されることとなる。
ボルト孔６８には、ボルト（図示略）が挿入され、取付ブラケット３１に固着された裏ナット７１に螺合して当該ダクト本体６１を取付ブラケット３１に固定する。また、制御ユニット４０内部の空気も連通孔４９を介してダクト本体６１内に吸入される。

以下、冷却ファン６２駆動時の冷却空気の流れについて詳述する。
図９は、制御ユニット４０およびファンダクト６０を示す平面図である。
冷却ファン６２が駆動すると（走行時および車載充電器１５の充電時等に駆動する）、図８および図９に示すように、吸気口６３からダクト本体６１内に冷却空気が吸入される。吸入された冷却空気は、吸気部６４内を上方へと進み、連絡部６７内において、放熱フィン４４に沿って排気口６５側へと水平に流れ、コントローラ４７Ａ，４７Ｂを放熱フィン４４およびベースプレート４５を介して間接的に冷却した後に、排気部６６を通って冷却ファン６２により斜め後方側に向けて排出される。この際、本実施形態では、ファンダクト６０を設けたことにより、冷却空気を効果的に放熱フィン４４に沿って流すことができるので、コントローラ４７Ａ，４７Ｂを良好に冷却することができる。

冷却ファン６２が駆動すると、このような吸気口６３からの吸気と同時に、ルーバ５０からも各制御ユニット４１，４２内に冷却空気が吸入される。吸入された冷却空気は、連通孔４９に向かって流れ、コントローラ４７Ａ，４７Ｂを直接冷却した後に当該連通孔４９を介してダクト本体６１内に吸入される。このように、本実施形態では、コントローラ４７Ａ，４７Ｂを直接冷却空気によって冷却することができるので、コントローラ（特にパワートランジスタ４７２）４７Ａ，４７Ｂの劣化を抑制することができる。

コントローラ４７Ａ，４７Ｂを間接的および直接的に冷却した冷却空気は、冷却ファン６２により外部へと排出され、図２に示すように、荷役用電動モータ１４の側面を通った後に走行用電動モータ１３や車載充電器１５へ向けて流れていく。この際、冷却空気の温度は、コントローラ４７Ａ，４７Ｂを冷却することにより多少上昇しているが、冷却空気の温度よりもこれらのモータ１３，１４や車載充電器１５の発熱温度の方が高いため、当該冷却空気によって各モータ１３，１４や車載充電器１５を十分に冷却することができる。

このように、本実施形態では、各モータ１３，１４を直接冷却空気によって冷却することができ、また、走行中においては冷却ファン６２を常に駆動させて各モータ１３，１４を常時冷却するので、夏場等の過酷な運転条件下であっても、各モータ１３，１４がオーバーヒートしてしまうことを十分に抑制することができる。また、車載充電器１５の充電時においても冷却ファン６２を駆動させて車載充電器１５を冷却するので、充電時の車載充電器１５の発熱による周辺部品の劣化を抑制することができる。

加えて、１台の冷却ファン６２で、コントローラ４７Ａ，４７Ｂ、および各モータ１３，１４を冷却することができるので、各部材１３，１４，４７Ａ，４７Ｂごとに冷却ファン６２を設けることを不要にでき、これらの部材１３，１４，４７Ａ，４７Ｂのオーバーヒート対策を安価なコストで実現することができる。
また、車体本体２の側面壁２１に空気取入口を形成することなく、これらの部材１３，１４，４７Ａ，４７Ｂのオーバーヒート対策を実現することができるので、当該空気取入口から車体本体２内に水が進入することがなくなる。

〔実施形態の変形〕
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、走行制御ユニット４１と荷役制御ユニット４２とは別々に設けられていたが、これらの制御ユニット４１，４２は一体に設けられていてもよい。

本発明は、リーチフォークリフト等の小型の作業車両に好適に利用できる。

本発明の一実施形態に係る作業車両の全体を示す斜視図。前記実施形態に係る後方側から見た車体本体の内部を示す斜視図。前方側から見た前記車体本体の内部を示す斜視図。前記実施形態に係る取付ブラケットに取り付けられた制御ユニットを示す斜視図。前方側から見た前記制御ユニットを示す斜視図。後方側から見た前記制御ユニットを示す斜視図。前記実施形態に係る取付ブラケットに取り付けられたファンダクトを示す斜視図。前記実施形態に係るダクト本体を拡大して示す斜視図。前記制御ユニットおよび前記ファンダクトを示す平面図。

符号の説明

１…リーチフォークリフト（走行車両）、１２…駆動輪、１３…走行用電動モータ、１４…荷役用電動モータ、１６…油圧ポンプ、４０…制御ユニット、４１…走行制御ユニット、４２…荷役制御ユニット、４４…放熱フィン、４５…ベースプレート（荷役ベースプレート、走行ベースプレート）、４６…ケース、４７Ａ…走行コントローラ、４７Ｂ…荷役コントローラ、４９…連通孔、６５…排気口、６２…冷却ファン、６０…ファンダクト。

Claims

作業機に油を供給するための油圧ポンプを駆動する荷役用電動モータと、
走行用の駆動輪を駆動する走行用電動モータと、
前記荷役用電動モータおよび前記走行用電動モータを制御する制御ユニットと、
前記制御ユニットの一方の面側を覆うとともに排気口側に冷却ファンを有するファンダクトとを備え、
前記荷役用電動モータおよび前記走行用電動モータのうち、少なくともいずれか一方は、前記排気口から排出される冷却風により冷却される位置に配置され、
前記制御ユニットは、
前記荷役用電動モータおよび前記走行用電動モータを制御するコントローラと、
一方の面に前記コントローラが取り付けられたベースプレートと、
前記ベースプレートの他方の面に取り付けられて前記ファンダクトに覆われているとともに、前記ファンダクト内の空気の流れ方向に延びた放熱フィンと、
前記コントローラを覆うケースとを備え、
前記ベースプレートには、前記制御ユニット内部と前記ファンダクト内部とを連通する連通孔が形成され、
前記ファンダクトの中央部分には、両側に設けられた吸気部分および排気部分に対して前記フィン側に凹んだ凹部が形成され、
前記凹部と対向した位置に前記連通孔が形成され、
前記凹部には、前記荷役用電動モータの出力軸に設けられた前記油圧ポンプが位置している
ことを特徴とする作業車両。
請求項１に記載の作業車両において、
前記制御ユニットは、前記荷役用電動モータを制御する荷役制御ユニットと、前記走行用電動モータを制御する走行制御ユニットとを備え、
前記荷役制御ユニットは、前記ベースプレートを構成する荷役ベースプレートを備え、
前記荷役ベースプレートの一方の面には、前記荷役用電動モータを制御する荷役コントローラが取り付けられ、
前記走行制御ユニットは、前記ベースプレートを構成する走行ベースプレートを備え、
前記走行ベースプレートの一方の面には、前記走行用電動モータを制御する走行コントローラが取り付けられ、
前記放熱フィンは、前記各ベースプレートの他方の面に亘って取り付けられて前記各制御ユニットを連結している
ことを特徴とする作業車両。