JP5626813B2 - 電動式建設機械 - Google Patents

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Description

本発明は、電動モータを動力源とし、バッテリ装置及び商用電源で稼動できる油圧ショベル、ホイールローダ等の電動式建設機械に関する。
一般に、掘削作業や解体作業に用いられる油圧ショベル等の建設機械は、ディーゼルエンジンによって油圧ポンプを駆動することにより、走行用の油圧モータ、旋回用の油圧モータ、作業装置を構成する各種の油圧シリンダ等の油圧アクチュエータに作動用の圧油(作動油)を供給する構成となっている。
一方、近年、低炭素社会への機運を受けて、エンジンに代って油圧ポンプを駆動する動力源としての電動モータと、この電動モータへの給電を行うバッテリ装置とを備えた電動式の油圧ショベルが提案されている(特許文献1)。
この従来技術による電動式の油圧ショベルは、上部旋回体の左、右方向の左側に運転席を配置し、運転席の右側に油圧ポンプ、電動モータ、オイルタンク、熱交換器(オイルクーラ)等を配置し、運転席の後側にバッテリ装置を配置する構成となっている。そして、油圧ポンプ、電動モータ、オイルタンク、熱交換器、バッテリ装置等を、カバーによって形成される同一の収容空間内に収容し、冷却ファンによって収容空間内を流通する冷却風によって油圧ポンプ、電動モータ、オイルタンク、熱交換器等を冷却する構成となっている。
特開平11−140906号公報
ところで、バッテリ装置の蓄電量には限りがあり、建設機械が小型の機械(例えば小型の油圧ショベル−いわゆるミニショベル)であっても、現状のバッテリの性能では、商用電源と併用しない限り、バッテリ装置の交換なしに、丸1日、建設機械を運転して作業を行うことは困難である。
したがって、商用電源を使用できない場所で電動式の油圧ショベルにより長時間作業を行う場合には、作業を一旦中断し、油圧ショベルを商用電源のある場所に移動してバッテリの充電を行うか、サービスマンを呼んできて、油圧ショベルの外装カバーを取り外し、バッテリ装置を取り出して充電済のバッテリ装置と交換せざるを得ない。しかし、作業現場でのバッテリの充電や重量物であるバッテリ装置の交換には時間が掛かり、不便であるばかりでなく、油圧ショベルの作業効率を著しく低下させてしまう。
また、バッテリ装置はサービスマンによる定期的なメンテナンスが必要であり、バッテリ装置のメンテナンスを行う際にも、油圧ショベルの外装カバーを取り外して、バッテリ装置を点検するか、バッテリ装置を油圧ショベルから取り出して点検する必要がある。しかし、バッテリ装置を機械に装着したまま点検する場合は、バッテリ装置の取り付け場所が狭いため、効率良く適切な点検を行うことができない。また、作業現場でのバッテリ装置の取り出しには、バッテリ装置の交換と同様、相当の時間が掛かってしまい、作業効率を著しく低下させてしまう。
更に、昨今のバッテリ技術の進歩はめざましく、特にリチウムイオン電池は高い充電容量を有しており、今後、ますます大容量化することが予想される。したがって、電動式作業機械は、バッテリ技術の進歩に応じてバッテリの種類を入れ替え可能にしておくことが望ましい。
本発明の目的は、バッテリ装置の交換を容易かつ迅速に行うことができるとともに、バッテリ技術の進歩に応じて、種類の異なるバッテリ装置に容易に入れ替え可能とする電動式建設機械を提供することである。
(1)上記目的を達成するために、本発明は、車体の後方部分にバッテリ装置を搭載し、前記バッテリ装置で電動モータを駆動して作業を行う電動式建設機械において、前記車体を車体本体と車体後部とで構成し、前記車体本体は、前部側に作業装置が取り付けられる車体フレームと、前記車体フレーム上に設けられた運転席及び機械室とを有し、前記車体フレームは、前部側に作業装置が取り付けられたメインフレームを有し、前記メインフレームは前後方向に前記車体後部の下側まで張り出して伸びる張り出し部を有し、前記車体後部は、前記張り出し部上に載置される後部フレームと、前記後部フレームを覆い、内部に前記バッテリ装置が配置されるバッテリ室を形成する、カウンターウエイトを模した形状を有する後部カバーとを有し、前記後部フレームは前記張り出し部上に載置した状態で、前記張り出し部にボルトで固定され、前記ボルトを取り外することで前記張り出し部から分離可能であり、前記車体本体のメインフレームの張り出し部は、互いに平行に前後方向に前記車体後部の前記後部フレームの下側まで張り出して伸びる2本の縦リブを備え、前記車体後部の後部フレームは、前記メインフレームの2本の縦リブの上方から前記2本の縦リブに嵌合するベースフレームを有し、前記ベースフレームは、前記メインフレームの2本の縦リブ上に載置した状態で、前記2本の縦リブに前記ボルトで固定されるものとする。
前述したように、バッテリ装置の蓄電量には限りがあり、建設機械が小型の機械(例えば小型の油圧ショベル−いわゆるミニショベル)であっても、現状のバッテリの性能では、商用電源と併用しない限り、バッテリ装置の交換なしに、丸1日、建設機械を運転して作業を行うことは困難である。
本発明においては、車体を車体本体と車体後部とで構成し、ボルトの取り外しにより車体後部を車体本体から分離可能としたため、車体後部の交換が容易となり、商用電源を使用できない場所で電動式建設機械により長時間作業を行う場合でも、充電済のバッテリ装置を搭載した車体後部を別に用意しておき、バッテリ装置の充電量が不足状態となったときに、車体後部を車体本体から取り外し、充電済のバッテリ装置を搭載した車体後部を車体本体に取り付けることで、バッテリ装置の交換を容易かつ迅速に行うことができ、作業効率を向上させることができる。
また、バッテリ装置のメンテナンスを行う場合にも、車体後部を充電済のバッテリ装置を搭載した車体後部と交換してメンテナンス施設に移動することにより、バッテリ装置のメンテナンスを容易に行うことができる。
また、バッテリ技術の進歩により蓄電量が増した種類の異なるバッテリ装置が出現し、そのバッテリ装置を搭載したい場合は、今までのバッテリ装置を搭載した車体後部を車体本体から取り外し、種類の異なるバッテリ装置を搭載した車体後部を車体本体に取り付けることで、バッテリ技術の進歩に応じて種類の異なるバッテリ装置に容易に入れ替え可能となる。
しかも、車体後部の後部フレームは前後方向に長さを変えた形状にすることが可能であり、これにより必要とする稼動時間に合わせてバッテリ搭載量を変えることができる。
更に、後部カバーの内部にバッテリ室を形成したので、車体の旋回時の外部からの衝撃に対してバッテリ装置を保護することができ、かつ車体後部をカウンターウエイトを模した形状とすることで、先進性のある外観を与えることができる。
また、後部フレームは、ベースフレームとメインフレームの2本の縦リブにより左右方向の動きが拘束されるため、車体本体に対して車体後部を安定的に保持し固定することができる。
)上記()において、好ましくは、前記ベースフレームの前記メインフレームの2本の縦リブに対する固定手段として、前記ボルトに加えて、前記メインフレームの2本の縦リブに対応して設けられた2本の位置決めピンを備え、前記ベースフレームは、前記メインフレームの2本の縦リブ上に載置した状態で、前記2本の縦リブに前記2本の位置決めピンと前記ボルトにより抜け止め固定され、前記位置決めピンと前記ボルトを外すことで前記2本の縦リブから取り外し可能である。
これにより車体後部にバッテリ装置を搭載したまま、車体本体に対して車体後部ごと、簡単に取り付け取り外しができる。
)上記()において、好ましくは、前記ベースフレームは、前記2本の縦リブの内側に配置される2つの側板と、この2つの側板の下端を連結する底板と、前記2つの側板の上端にそれぞれ設けられた外向きの水平フランジとを有し、前記水平フランジを前記2本の縦リブの上端で支持することにより前記ベースフレームは前記2本の縦リブ上に載置される。
これにより後部フレームは、ベースフレームの2つの側板とメインフレームの2本の縦リブとにより左右方向の動きが拘束され、ベースフレームの水平フランジとメインフレームの2本の縦リブとにより上下方向の動きが拘束されるため、車体本体に対して車体後部を更に安定的に固定することができる。
)上記()において、好ましくは、前記ベースフレームは、前記メインフレームの2本の縦リブ間で前記ベースフレームの下面に、前記車体後部をフォークリフトの爪に乗せるための支持部を備え、前記車体後部はフォークリフトを用いて前記車体本体に対して移動可能である。
これによりバッテリ装置を搭載した車体後部が重量物であっても、フォークリフトを用いて車体後部を安全に交換することができる。
)上記()において、好ましくは、前記車体後部は、前記ベースフレームの後部に立設された少なくとも1本の後部支柱と、前記ベースフレーム上にボルトにより取り付けられ、前記バッテリ装置を搭載するバッテリ収納構造体を更に有し、前記後部支柱は及び前記バッテリ収納構造体は、それぞれ、ワイヤ取付部を有し、前記車体後部は、前記ワイヤ取付部にクレーン用のワイヤを取り付け、クレーンを用いて前記車体本体に対して移動可能である。
これによりバッテリ収納構造体を搭載した車体後部が重量物であっても、クレーンを用いて車体後部を安全に交換することができる。
)上記()において、好ましくは、前記ベースフレームは、前後方向に間隔をおいて取り付けられた複数のマウントゴムを有し、前記車体後部は、前記ベースフレーム上に前記複数のマウントゴムを介してボルトにより取り付けられ、前記バッテリ装置を搭載するバッテリ収納構造体を更に有する。
これにより建設機械の運転時、バッテリ収納構造体及びバッテリ装置の上下の振動が吸収され、建設機械の上下稼動振動からバッテリ装置及びバッテリ収納構造体を保護することができる。
また、バッテリ収納構造体の最下段の取り付け部(バッテリテーブル搭載台)を共通化することで、種々の構成のバッテリ収納構造体が搭載可能となり、バッテリ技術の進歩に応じて、種類の異なるバッテリを容易に搭載することができる。
)上記()において、好ましくは、前記バッテリ収納構造体は、複数のワイヤ取付部を有し、前記バッテリ収納構造体は、前記複数のワイヤ取付部にクレーン用のワイヤを取り付け、クレーンを用いて前記ベースフレームに対して上下方向に移動可能である。
これによりバッテリ装置を搭載したバッテリ収納構造体が重量物であっても、クレーンを用いてバッテリ収納構造体を安全に交換することができる。
)上記()において、好ましくは、前記車体後部は、前記ベースフレーム上に取り付けられ、前記バッテリ装置を搭載するバッテリ収納構造体を更に有し、前記バッテリ収納構造体は、前記ベースフレーム上に搭載されるバッテリテーブル搭載台と、前記バッテリテーブル搭載台上に搭載される複数段のバッテリテーブルとを有し、前記複数段のバッテリテーブルのうち最下段のバッテリテーブルは前記バッテリテーブル搭載台上にボルトにより固定され、前記複数段のバッテリテーブルは、支柱を介して、互いに上下に支持され、かつ前記支柱の上下端を対応するバッテリテーブルにボルトにより固定することにより一体化されている。
これによりバッテリモジュールを多く搭載することができるとともに、バッテリモジュールを安全かつ簡単に取り付け、取り外しすることができる。
)上記(1)において、好ましくは、前記車体本体は、前記車体フレーム上に設けられた運転席及と、前記電動モータ、この電動モータを制御するインバータを含む複数の機器を配置した機械室とを有し、前記カウンターウエイトを模した形状を有する前記車体後部の後部カバーは、前記車体後部の後方、左右、天井部を覆い、前記機械室は仕切り板によって前記車体本体の他の部分と仕切られており、前記車体後部が前記車体本体と連結されるとき、前記後部カバーに形成されるバッテリ室は、前記仕切り板により前記機械室の発熱源から遮断され、前記バッテリ室に配置されるバッテリ装置のバテリに熱影響を与えない空間を確保する。
これによりバッテリモジュールの劣化の原因となる温度上昇を防止することができる。
本発明によれば、バッテリ装置の交換を容易かつ迅速に行うことができ、作業効率を向上させることができる。
また、バッテリ装置の交換を容易かつ迅速に行うことができるため、バッテリ装置のメンテナンスを容易に行うことができる。
更に、車体後部ごと取り外してバッテリ装置を交換できるため、バッテリ技術の進歩に応じて、種類の異なるバッテリ装置に容易に入れ替え可能となる。
しかも、車体後部の後部フレームは前後方向に長さを変えた形状にすることが可能であり、これにより必要とする稼動時間に合わせてバッテリ搭載量を変えることができる。
更に、後部カバーの内部にバッテリ室を形成したので、車体の旋回時の外部からの衝撃に対してバッテリ装置を保護することができ、かつ車体後部をカウンターウエイトを模した形状とすることで、先進性のある外観を与えることができる。
本発明の一実施の形態における電動式油圧ショベルの外観を示す斜視図である。 油圧ショベルの上部旋回体を車体本体と車体後部とに分離した状態を、上部旋回体の左側から見た図である。 油圧ショベルの上部旋回体を車体本体と車体後部とに分離した状態を、上部旋回体の右側から見た図である。 車体本体の旋回フレームを拡大して示す斜視図である。 車体後部の後部フレームを拡大して示す斜視図である。 バッテリ装置を搭載したバッテリ収納構造体の斜視図である。 バッテリ収納構造体の分解斜視図である。 バッテリ収納構造体の斜視図である。 後部フレームの箱状のベースフレーム内にバッテリテーブル搭載台を組み込んだ状態での両者の位置関係の詳細及びそれぞれの底部構造の詳細を示す図であり、図示左側はベースフレームとバッテリテーブル搭載台を横方向に切断した破断図であり、図示右側はベースフレームとバッテリテーブル搭載台を縦方向に切断した破断図である。 バッテリテーブル搭載台にバッテリモジュールを収納した状態を示す図である。 最下段のバッテリテーブルにバッテリモジュールを搭載しかつそのバッテリテーブルを図10に示したバッテリテーブル搭載台に取り付けた状態を示す図である。 2段目のバッテリテーブルにバッテリモジュールを搭載しかつそのバッテリテーブルを図11に示す最下段のバッテリテーブルに取り付けた状態を示す図である。 3段目のバッテリテーブルにおけるバッテリモジュールの取り付け方法の詳細を示す図であって、3段目のバッテリテーブルの右サイドプレートからバッテリモジュールを取り外した状態を示す図である。 3段目のバッテリテーブルにおけるバッテリモジュールの取り付け方法の詳細を示す図であって、3段目のバッテリテーブルの右サイドプレートにバッテリモジュールを取り付けた状態を示す図である。 3段目のバッテリテーブルにおけるバッテリテーブルの取り付け方法の詳細を示す図であって、クランプバーとバッテリ支持ボルトとバッテリモジュールとの取り合いの関係を示す図であり、図示左側はバッテリモジュールを拘束した状態を示し、図示右側はクランプバーの端部とバッテリ支持ボルトの連結部を分解して示している。 3段目のバッテリテーブルにおけるバッテリテーブルの取り付け方法の詳細を示す図であって、3段目のバッテリテーブルの中央プレートの底部に設けられたリブによってバッテリモジュールを位置決め保持した状態を示す図である。 完成したバッテリ収納構造体を車体後部の後部フレームに搭載する様子を示す図であって、後部フレームのベースフレームにバッテリ収納構造体を搭載する直前の状態を示す図である。 完成したバッテリ収納構造体を車体後部の後部フレームに搭載する様子を示す図であって、ベースフレーム上にバッテリ収納構造体を搭載した状態を示す図である。 バッテリ収納構造体を搭載した後部フレームを車体本体の旋回フレーム(メインフレーム)上に搭載する直前の状態を示す図である。 後部フレームを車体本体の旋回フレーム(メインフレーム)上に搭載した状態を示す図である。 後部フレームと旋回フレーム(メインフレーム)との位置決めピン及びボルトによる連結部を拡大して示す図である。 クレーンを用いて、バッテリ収納構造体を搭載した後部フレームを旋回フレーム上に搭載する様子を示す図である。 フォークリフトを用いて、バッテリ収納構造体を搭載した後部フレームを旋回フレーム上に搭載する様子を示す図である。 油圧ショベルに備えられる駆動及び冷却システムを示す図である。
以下、本発明に係る電動式建設機械の実施の形態を、本発明を油圧ショベルに適用した場合を例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1は、本実施の形態における電動式油圧ショベルの外観を示す斜視図である。
図1において、1は電動式油圧ショベルであり、この油圧ショベル1は、自走可能なクローラ式の下部走行体2と、下部走行体2上に旋回可能に搭載され、下部走行体2とともに車体を構成する上部旋回体3と、上部旋回体3の前部側に取り付けられた土砂の掘削作業等を行うスイング式の作業装置4とを備えている。作業装置4は、ブーム4A、アーム4B、バケット4C、ブームシリンダ4D、アームシリンダ4E、バケットシリンダ4F等により構成されている。
図24は、油圧ショベル1に備えられる駆動及び冷却システムを示す図である。
油圧ショベル1は、油圧ポンプ17、動力源としての電動モータ18、インバータ19、オイルタンク20、熱交換器21を構成するオイルクーラ22及びラジエータ23、制御弁24、作動油供給通路25、作動油排出通路26、冷却水通路27(27a,27B,27C)、冷却水ポンプ28、冷却ファン30、バッテリ装置31等を有している。
電動モータ18はバッテリ装置31を電源としてインバータ19により制御され、インバータ19は、図示しない操作手段及びコントローラを介して制御される。電動モータ18は油圧ポンプ17に接続され、電動モータ18によって油圧ポンプ17を駆動することにより、油圧ポンプ17は作動油供給通路25を介してオイルタンク20の作動油を吸い上げ、その作動油を、制御弁24を介して、ブームシリンダ4D、アームシリンダ4E、バケットシリンダ4Fや、走行用油圧モータ及び旋回用油圧モータ(いずれも図示せず)等の油圧アクチュエータに供給し、それらを駆動する。各アクチュエータからの戻り油は制御弁24及び作動油排出通路26を介してオイルタンク20に還流する。作動油排出通路26にはオイルクーラ22が配置され、オイルクーラ22は、各油圧機器によって加熱された作動油を冷却ファン30の冷却風によって冷却する。
電動モータ18及びインバータ19には冷却ジャケット18A,18Bが設けられており、ラジエータ23、冷却水通路27(27A,27B,27C)、冷却水ポンプ28、冷却ジャケット18A,18Bを循環する冷却水の循環経路が形成されている。ラジエータ23は、電動モータ18及びインバータ19によって加熱された冷却水を冷却ファン30の冷却風によって冷却する。
図2及び図3は、油圧ショベル1の上部旋回体3を車体本体と車体後部とに分離した状態を示す図であって、図2はその状態を上部旋回体3の左側から見た図、図3は上部旋回体3の右側から見た図である。なお、本明細書中において、「左」、「右」、「前」、「後」等の方向を表す用語は、運転席のシートに着席したオペレータ基準でみた場合のものである。
図1〜図3において、上部旋回体(車体)3は車体本体100と車体後部200とで構成されている。
車体本体100は、前部側に作業装置4が取り付けられる旋回フレーム(車体フレーム)101と、旋回フレーム101上に設けられた運転席(オペレータが着座して運転操作を行うための設備の総称)102及び機械室103とを有している。運転席102は車体本体100の左側部分に配置され、機械室103は車体本体100の右側部分であって、運転席102の右側に配置されている。
運転席102は、キャノピー104を備えたキャノピー方式であり、運転席102はフロアパネル102a(図1参照)を備え、このフロアパネル102a上にオペレータが着席するシート105、操作レバー106a,106b,107等、オペレータが油圧ショベル1の運転を行うのに必要な機器が装備されている。運転席102は、周囲をパネル及び窓ガラスで囲まれたキャビン方式であってもよい。
機械室103は、上述した油圧ポンプ17、電動モータ18、インバータ19、オイルタンク20、熱交換器21(オイルクーラ22及びラジエータ23)、冷却ファン30等を収容している。
車体本体100の運転席102以外の部分は外装カバー110で覆われており、この外装カバー110は、運転席102の左側後部を覆う左カバー110aと、運転席102の後側を覆う後カバー110bと、運転席102のフロアパネル102aの下側前面と側面を覆うフロアカバー110cと、運転席102の右側に位置し、機械室103を覆う右上カバー110d及び右サイドカバー110eとにより構成されている。
車体後部200は、車体本体100の旋回フレーム101に連結される後部フレーム201と、後部フレーム201上に搭載され、バッテリ装置31を搭載したバッテリ収納構造体203と、後部フレーム201及びバッテリ収納構造体203を覆い、上記車体本体100の左カバー110a及び後カバー110bなどと協働して、内部にバッテリ室204を形成する、従来のエンジン駆動の油圧ショベルのカウンターウエイトを模した形状を有する後部カバー205とを備えている。車体後部200は、バッテリ収納構造体203や後部フレーム201及び後部カバー205の重量を利用して一般的な油圧ショベルのカウンターウエイトの役割を兼ねている。バッテリ収納構造体203に搭載されたバッテリ装置31は多数のバッテリモジュール202(図6参照)を電気的に接続して構成されており、このバッテリ装置31は、図24に示したように、機械室103に配置された電動モータ18に電気的に接続され、電動モータ18を駆動する電源として機能する。電動モータ18は商用電源での駆動も可能となっている。
図4は、車体本体100の旋回フレーム101を拡大して示す斜視図である。
車体本体100の旋回フレーム101は上部旋回体3のベースとなる車体フレームとして設けられており、図4に示すように、メインフレーム120と左右のサイドフレーム130,140とを備えている。
メインフレーム120は、メインフレーム120の前部側に設けられた作業装置4が取り付けられる支持ブラケット121と、メインフレーム120の後部側に設けられ、互いに平行に前後方向に車体後部200の下側まで張り出して伸びる左右2本の縦リブ122a,122bと、メインフレーム120の前部側に設けられ、支持ブラケット121と縦リブ122a,122bとを接続する縦リブ123a,123bと、縦リブ122a,122b,123a,123bの下端に取り付けられた平板状の底板124と、後部側の縦リブ122a,122bと前部側の縦リブ123a,123bとの間で底板124上に立設され、これら縦リブを横切るように伸びる横板125とを備えている。2本の縦リブ122a,122bは張り出し部122を構成している。横板125の左側部分125aは左サイドフレーム130側まで突出している。
左サイドフレーム130は、前部側の左縦リブ123aの前端部から左側方に張出した左張出しビーム131と、後端部側の左縦リブ122aの中間付近から左側方に張出した左張出しビーム132と、左張出しビーム131,132及び横板125の左側部分125aのそれぞれの左端部に接続された左枠部材133とを備えている。
右サイドフレーム140は、後部側の右縦リブ122bと前部側の右縦リブ123bとの間から右側方に張り出した中央部の右張出しビーム141と、後部側の右縦リブ122bの中間付近から右側方に張り出した後部側の右張出しビーム142と、中央部の右張り出しビーム141及び後部側の右張り出しビーム142のそれぞれの右端部に接続された右枠部材143と、前部側の右縦リブ123bと右枠部材143の前部側とを連結する連結板部材144、中央部の右張り出しビーム141と連結板部材144とを架橋するように固定された熱交換器支持台145とを備えている。
メインフレーム120の前部側の縦リブ123a,123b、横板125、前部側の左張出しビーム131上には運転席102のフロアパネル102a(図1)が取り付けられ、その上に運転席102が設置されている。
メインフレーム120の前後の右縦リブ122b,123bと後部側の右張出しビーム142の上端部分にはL字型に組まれた仕切り板151,152(図2及び図3)が取り付けられ、機械室103はその仕切り板151,152によって運転席102側の部分と車体後部200(特にバッテリ室204)とから仕切られている。中央部と後部側の右張出しビーム141,142上には複数段の支持台(図示せず)が設けられ、その支持台に、図24に示した電動モータ18、インバータ19、油圧ポンプ17等が設置される。連結板部材144上にはオイルタンク20が設置され、熱交換器支持台145上には熱交換器21及び冷却ファン30が設置される。
左サイドフレーム130の左張出しビーム131の前面、横板125の左側部分125a及び左張出しビーム132のそれぞれの左端及び左枠部材133には、上述した左カバー110a及びフロアカバー110cが取り付けられ、右サイドフレーム140の右張出しビーム141及び142のそれぞれの右端及び右枠部材143には、上述した機械室103を覆う右サイドカバー110eが取り付けられる。
メインフレーム120の後部側の縦リブ122a,122bには、その後端側の外側面に、位置決めピン301a,301b(図5等参照)が貫通するピン穴155a,155bが形成され、右側の縦リブ122bの後端側の外側面には、ピン穴155bに隣接して、ボルト302(図5等参照)が挿通される156が形成されている。縦リブ122a,122bの外側面のピン穴155a,155bが形成される部分には、補強板157a,157b(図19等参照)が溶接等により取り付けられている。
また、縦リブ122a,122bの前部側の内側面には、その所定高さ位置に支持板158a,158b(図19等参照)が溶接等により取り付けられている。支持板158a,158bの先端側(後方側)下面には傾斜した案内部が形成されている。
図5は車体後部200の後部フレーム201を拡大して示す斜視図である。
車体後部200の後部フレーム201は、車体本体100の後部側の2本の縦リブ122a,122bの上方からこれら縦リブ122a,122bに嵌合するベースフレーム216を有し、ベースフレーム216が2本の縦リブ122a,122b上に載置されるように構成されている。また、ベースフレーム216は2本の縦リブ122a,122b上に載置した状態で2本の縦リブ122a,122bに位置決めピン301a,301bとボルト302で固定され、車体後部200は、それらの位置決めピン301a,301bとボルト302を取り外すことにより車体本体100から分離可能である。
より詳しくは、後部フレーム201は、上記ベースフレーム216と、湾曲形状をした左右の外周フレーム217a、217bとを備えている。
ベースフレーム216は、車体後部200の前後方向に伸び、車体本体100の後部側の2本の縦リブ122a,122bの内側に挿入可能な左右の2つの側板211a,211bと、2つの側板211a,211bの前端及び後端をそれぞれ連結する前板212a及び後板212bと、側板211a,211b、前板212a及び後板212bの下端を連結する底板213とを有する箱状をしており、側板211a,211bの上端にはそれぞれ外向きの水平フランジ214a,214bが設けられている。外周フレーム217a、217bは、ベースフレーム216の後端部側面(側板211a,211bの後端部外面)に溶接で一体に固定されている。
また、後部フレーム201は、ベースフレーム216の後端部の左右の上面部分(水平フランジ214a,214bの後端部上面)に溶接で一体に固定された2本の後部支柱218a,218bと、外周フレーム217a、217bと後部支柱218a,218bの間に溶接で一体に固定され、バッテリ収納構造体203及びバッテリ装置31を外部の衝撃から保護するガードパイプ219a,219bとを有し、前述した後部カバー205は湾曲外周フレーム217a、217bと後部支柱218a,218bに取り付けられ、ボルトで固定されている。2本の後部支柱218a,218bの上端には、クレーンで持ち上げるワイヤ311(図22参照)を取り付けるためのワイヤ取付部220a,220bが設けられている。
ベースフレーム216の2つの側板211a,211bのそれぞれの外側面には差し込み支持板221a,221b(図23等参照)が溶接で固定され、2つの側板211a,211b及び差し込み支持板221a、221bの後部側の外側面に、位置決めピン301a,301bが貫通するピン穴222a,222bが形成され、右側の側板211bの後部側の外側面には、ピン穴222bに隣接して、ボルト302が挿通されるねじ付きのボルト穴223が形成されている。
後部フレーム201は、ベースフレーム216の水平フランジ214a,214bを車体本体100のメインフレーム120の縦リブ122a,122bの上端で支持することにより、メインフレーム120の縦リブ122a,122b上に載置される。次いで、後部フレーム201の側板211a,211bをメインフレーム120に押し込むことで、側板211a,211bの外側面に取り付けられた差し込み支持板221a,221bの先端上部が縦リブ122a,122bの内側面に取り付けられた支持板158a,158bの傾斜した案内部をスライドしながら、差し込み支持板221a,221bが支持板158a,158bの下側へと入り込み、後部フレーム201の側板211a,211bはメインフレーム120内へと差し込まれ、上下方向の移動が拘束される。
縦リブ122a,122bのピン穴155a,155bと側板211a,211bのびピン穴222a,222bに位置決めピン301a,301bを差し込み、縦リブ122bの穴156と側板211bのボルト穴223にボルト302を差し込んで締め上げることにより、後部フレーム201の側板211a,211bは車体本体100の旋回フレーム101に連結され、一体化される。このとき、位置決めピン301a,301bにより後部フレーム201の上下、前後方向の移動が拘束され、ボルト302により後部フレーム201の左右方向の移動が拘束される。
なお、図21に示すように、メインフレーム120の縦リブ122bにおける位置決めピン301bのピン穴155bが形成される部分には補強板341が取り付けられ、位置決めピン301bはその補強板341を介して縦リブ122bに差し込まれる。また、位置決めピン301bは、その頂部にロック板342を備え、このロック板342を補強板341にボルト343で固定することにより、位置決めピン301bは、メインフレーム120の縦リブ122bに強固に固定保持され、抜け止めが確保される。図21には示されない左側の位置決めピン301aについても同様である。
後部フレーム201は、ベースフレーム216の2つの側板211a,211bのそれぞれの水平フランジ214a,214b上に、補強プレート230a,230bを介して、前後方向に間隔をおいて取り付けられた複数(図示の例では4個づつ)のマウントゴム231・・・と、2つの側板211a,211bのそれぞれの内側面に前後方向に間隔をおいて取り付けられた複数(図示の例では3個づつ)のガイド板232・・・と、ベースフレーム216の前板212a及び後板212bのそれぞれの内側面に左右方向に間隔をおいて取り付けられた複数(図示の例では2個づつ)のガイド板233・・・とを備えている。
マウントゴム231・・・は、それぞれ、円筒形のゴム体からなり、マウントゴム231・・・の中央を貫通して水平フランジ214a,214b及び補強プレート230a,230bに取り付けられたマウントボルト234・・・が突出している。バッテリ収納構造体203は、補強プレート230a,230b及びマウントゴム231・・・を介してベースフレーム216上に搭載され、マウントボルト234・・・にナットを装着することにより、バッテリ収納構造体203はベースフレーム216上に固定される。マウントゴム231・・・は、バッテリ収納構造体203がベースフレーム216上に取り付けられた状態で、バッテリ収納構造体203及びバッテリ装置31の上下方向の振動を防止する防振ゴムの役割を果たす。
ベースフレーム216上にバッテリ収納構造体203を搭載されたとき、ベースフレーム216の内側の空間にバッテリ収納構造体203の一部が収納される(後述)。2つの側板211a,211bの内側面に取り付けられたガイド板232・・・及び前板212a及び後板212bの内側面に間隔をおいて取り付けられたガイド板233・・・は、ベースフレーム216の内側の空間にバッテリ収納構造体203の一部が収納された状態で、マウントゴム231・・・がバッテリ収納構造体203及びバッテリ装置31の上下向の振動を防止するとき、バッテリ収納構造体203及びバッテリ装置31の左右方向及び前後方向の位置決めをしつつバッテリ収納構造体203及びバッテリ装置31の上下向の振動を許容し、マウントゴム231・・・の防振機能を安定化させる役割を果たす。ガイド板232・・・及びガイド板233・・・は、例えば、自己潤滑性のあるプラスチック製或いは表面を滑りやすく処理したゴム製である。
図6は、バッテリ装置31を搭載したバッテリ収納構造体203の斜視図であり、図7は、バッテリ収納構造体203の分解斜視図であり、図8は、バッテリ収納構造体203の斜視図である。
バッテリ収納構造体203は、ベースフレーム216上に搭載されるバッテリテーブル搭載台251と、バッテリテーブル搭載台251上に搭載される複数段(図示の例では3段)のバッテリテーブル252,253,254とを有し、バッテリテーブル搭載台251内及びバッテリテーブル252,253,254上にはそれぞれ複数のバッテリモジュール202が搭載されている。複数段のバッテリテーブル252,253,254のうち最下段のバッテリテーブル252は、バッテリテーブル搭載台251上にボルトにより固定され、複数段のバッテリテーブル252,253,254は、支柱276a、286a,287a,287b(後述)を介して、互いに上下に支持され、かつ支柱276a、286a,287a,287bの上下端部分を対応するバッテリテーブルにボルトにより固定されている。
より詳しくは、バッテリテーブル搭載台251は、ベースフレーム216と類似の箱型をしており、左右の側板261a,261bと、前板262a及び後板262bと、底板263と、左右の側板261a,261bに設けられた外向きの水平フランジ264a,264bとを備えている。ただし、箱型のサイズはベースフレーム216の箱型より一回り小さく、左右の側板261a,261b、前板262a及び後板262bがベースフレーム216の左右の側板211a,211b、前板212a及び後板212bの内側に、ガイド板232,233に抑えられながら挿入できる大きさに設定されている。底板263には、バッテリモジュール202を冷却するための空気の上方流れを形成するための複数の通気口265が形成されている。
バッテリテーブル搭載台251の水平フランジ264a,264bには、ベースフレーム216の水平フランジ214a,214bに設けたマウントゴム231を挿通するマウントボルト234が通過する複数(図示の例では4個づつ)のボルト穴266が開けられている。また、水平フランジ264a,264bには、複数(図示の例では3個づつ)のねじ付きのボルト穴267が開けられている。
最下段(1段目)のバッテリテーブル252は、前後方向に細長い中央プレート271aと、中央プレート271aの左側に位置し、中央プレート271aとほぼ同じ長さを有する左サイドプレート271bと、中央プレート271aの後方右側に位置し、中央プレート271aより短い右サイドプレート271cと、これらプレートらを支持しかつバッテリテーブル252の外枠を形成する枠組み部材272とを有し、各プレートには、バッテリモジュール202を冷却するための空気の上方流れを形成するための複数の通気口273が形成されている。中央プレート271aの両側には左右の仕切り板274a,274bが立設され、中央プレート271aと左右のサイドプレート271b,271cはその仕切り板274a,274bによって区分されている。また、左右のサイドプレート271b,271cの左右側部にも、バッテリモジュール202の位置決めのための仕切り板274c,274dが立設されている(図6、図8等参照)。
枠組み部材272の適所には、それぞれねじ付きのボルト穴が開けられた複数のマウントプレート275が設けられている。
また、バッテリテーブル252の右サイドプレート271bが位置する後方部分には4本の支柱276aを有する支柱構造体276が取り付けられている。4本の支柱276aの下端は、それぞれ、枠組み部材272の上面に支持され、かつ右側の支柱276aの下端部分は右仕切り板271bにボルトで固定され、左側の支柱276aの下端部分は左仕切り板271aにボルトで固定されている。4本の支柱276aの上端は上板276bで連結され、上板276bには複数のねじ付きのボルト穴が開けられている。
最下段のバッテリテーブル252は、マウントプレート275のボルト穴をバッテリテーブル搭載台251の水平フランジ264a,264bのボルト穴267に合わせて最下段のバッテリテーブル252をバッテリテーブル搭載台251上に位置決めし、ボルト穴にボルト255を通して締め上げることによりバッテリテーブル搭載台251上に固定される。
2段目のバッテリテーブル253も、最下段(1段目)のバッテリテーブル252と同様、中央プレート281a、左右のサイドプレート281b,281c、枠組み部材282、通気口283、仕切り板284a,284b,284c,284d、4本の支柱286a及びボルト穴の開けられた上板286bを有する支柱構造体286を備えている。ただし、枠組み部材282上にマウントプレートは備えていない。その代わりに、2段目のバッテリテーブル253は、枠組み部材282の上面に立設された2本の追加の上支柱287aと、枠組み部材282の下面から垂下する5本の追加の下支柱287bを更に備えている。上支柱287aの下端及び下支柱287bの上端はそれぞれ枠組み部材282の上面及び下面にボルトにより固定されている。また、上支柱287aの上端及び下支柱287bの下端にはそれぞれマウントプレート288a,288bが取り付けられ、マウントプレート288a,288bにはねじ付きのボルト穴が開けられている。
2段目のバッテリテーブル253は、下支柱287bのマウントプレート288bのボルト穴を最下段のバッテリテーブル252の枠組み部材272に設けられたボルト穴に合わせ、かつ左右のサイドプレート281b,281cに設けられた図示しないボルト穴を最下段のバッテリテーブル252の支柱構造体276の横板276bに開けられたボルト穴に合わせて2段目のバッテリテーブル253を最下段のバッテリテーブル252上に位置決めし、ボルト穴にボルトを挿通して締め上げることにより最下段のバッテリテーブル252上に固定される。
3段目のバッテリテーブル254は、最下段のバッテリテーブル252及び2段目のバッテリテーブル253の右サイドプレート271c,281cが位置する後方部分に対応する大きさと形状を有し、中央プレート291a、左右のサイドプレート291b,291c、枠組み部材292、通気口293、仕切り板294a,294b,294cを備えている。枠組み部材292の下面の適所にはねじ付きのボルト穴の開けられたマウントプレート295が取り付けられている。
3段目のバッテリテーブル254は、枠組み部材292の下面に設けられたマウントプレート295のボルト穴を2段目のバッテリテーブル253の上支柱287aのマウントプレート288aに設けられたボルト穴に合わせ、かつ左右のサイドプレート291b,291cに設けられた図示しないボルト穴を2段目のバッテリテーブル253の支柱構造体286の横板286bに開けられたボルト穴に合わせて3段目のバッテリテーブル254を2段目のバッテリテーブル253上に位置決めし、ボルト穴にボルトを挿通して締め上げることにより2段目のバッテリテーブル253上に固定される。
1段目〜3段目のバッテリテーブル252,253,254のそれぞれの枠組み部材272,282,292の左右側部には、クレーンで持ち上げるワイヤ311(図22参照)を取り付けるためのワイヤ取付部312・・・が設けられている。また、1段目〜3段目のバッテリテーブル252,253,254の適所にバッテリモジュール202を固定するための複数のバッテリ支持ボルト314が立設されている。
3段目のバッテリテーブル254の右サイドプレート291cが位置する枠組み部材292の前側部分には、図6に示すように、ダクト穴316aを設けたダクト支持板316が取り付けられ、ダクト支持板316のダクト穴316aにダクト317が接続される。このダクト317の先端は機械室103の仕切り板151に設けられたダクト穴318(図2参照)に接続され、かつダクト317内には冷却ファン(図示せず)が内蔵される。そして、バッテリモジュール202を搭載したバッテリ収納構造体203の全体は、ダクト317に対応した部分に穴のあいた柔軟性のあるシート(図示せず)で覆われ、シート穴をダクトに挿入して、その部分に紐を巻き付けて封止する。これより運転時、バッテリテーブル搭載台251及び1段目〜3段目のバッテリテーブル252,253,254のそれぞれに設けられた通気口265,273,283,293を通して上昇する空気の流れをダクト317内の冷却ファンによって機械室103内に排出し、機械室103に設けた冷却ファン30により機械室103から外部へと排出し、バッテリモジュール202の冷却を効率良く行うことができる。
図9は、後部フレーム201の箱状のベースフレーム216内にバッテリテーブル搭載台251を組み込んだ状態での両者の位置関係の詳細及びそれぞれの底部構造の詳細を示す図であり、図示左側はベースフレーム216とバッテリテーブル搭載台251の前部を横方向に切断した破断図であり、図示右側はベースフレーム216とバッテリテーブル搭載台251の右部を縦方向に切断した破断図である。
バッテリテーブル搭載台251の底板263には、前述したように、通気口265が形成されている。また、底板263の内面(上面)にはバッテリモジュール202を位置決めして保持するための2本のリブ321が設けられ、側板261a,261bの内側面にはバッテリモジュール202を固定するためのバッテリ支持ボルト322が取り付けられている。
バッテリテーブル搭載台251は、後部フレーム201のベースフレーム216上にマウントゴム231を介して取り付けられており、バッテリテーブル搭載台251をベースフレーム216に組み込んだ状態でバッテリテーブル搭載台251とベースフレーム216との間に所定の隙間325が形成されている。この隙間325は、運転時、バッテリモジュール202の発熱によりバッテリモジュール202に隣接した空気が加熱され、通気口265,273,283,293を通して空気が上方へ流れるとき、空気の吸い込み通路として機能し、これによりバッテリモジュール202の冷却を効率良く行うことができる。
ベースフレーム216の底板213は、下板213aと上板213bとからなる2段構造を有しており、下板213aの内面(上面)は横方向に張り渡された2本の中空角パイプ213cにより補強されている。下板213aの外面(下面)は平坦であり、車体後部200をフォークリフトを用いて車体本体100から分離するとき、車体後部200をフォークリフトの爪327(図23参照)に乗せるための支持部として機能する。
図10は、バッテリテーブル搭載台251にバッテリモジュール202を収納した状態を示す図であり、図11は、最下段のバッテリテーブル252にバッテリモジュール202を搭載しかつそのバッテリテーブル252を図10に示したバッテリテーブル搭載台251に取り付けた状態を示す図であり、図12は、2段目のバッテリテーブル253にバッテリモジュール202を搭載しかつそのバッテリテーブル253を図11に示す最下段のバッテリテーブル252に取り付けた状態を示す図である。前述した図6は、3段目のバッテリテーブル254にバッテリモジュール202を搭載しかつそのバッテリテーブル254を図12に示した2段目のバッテリテーブル253に取り付けた状態を示している。
これらの図に示すように、バッテリテーブル搭載台251に設けられたバッテリ支持ボルト322及びバッテリテーブル252〜254に設けられたバッテリ支持ボルト314は各バッテリモジュール202の四隅に位置し、各バッテリモジュール202は、そのバッテリ支持ボルト314,322と、各バッテリモジュール202の頂面に対して対角線方向に張り渡された2本のクランプバー329により保持されている。クランプバー329の両端はバッテリ支持ボルト314,322の頂部に取り付けられ、固定される。
図13〜図16は、3段目のバッテリテーブル254におけるバッテリモジュール202の取り付け方法の詳細を示す図であり、図13は、3段目のバッテリテーブル254の右サイドプレート291cからバッテリモジュール202を取り外した状態を示す図であり、図14は、3段目のバッテリテーブル254の右サイドプレート291cにバッテリモジュール202を取り付けた状態を示す図であり、図15は、クランプバー329とバッテリ支持ボルト314とバッテリモジュール202との取り合いの関係を示す図であって、図示左側はバッテリモジュール202を拘束した状態を示し、図示右側はクランプバー329の端部とバッテリ支持ボルト314の連結部を分解して示している。図16は、3段目のバッテリテーブル254の中央プレート291aの底部に設けられたリブ331によってバッテリモジュール202を位置決め保持した状態を示す図である。
図13〜図15に示すように、バッテリ支持ボルト314にブラケット333が挿入され、バッテリモジュール202の四隅には、ブラケット333が当接する段部202aが設けられている。また、右サイドプレート291cの前後には枠組み部材292に隣接して2本のリブ331が取り付けられ、中央サイドプレート291aの前後及び中央には3本のリブ331が取り付けられ、バッテリモジュール202の前後の下縁部にはリブ331が当接する段部202b(図16参照)が形成されている。
まず、バッテリモジュール202の下縁部の段部202bを右サイドプレート291c上のリブ331に合わせて右サイドプレート291c上に載せ、バッテリモジュール202の前後の移動を拘束する。この状態でバッテリモジュール202の四隅はそれぞれバッテリ支持ボルト314に接触或いは近接した状態となる。次いで、バッテリ支持ボルト314にブラケット333を挿入し、ブラケット333をバッテリモジュール202の四隅の段部202aに支持させる。次いで、2本のクランプバー329をクロスさせてバッテリモジュール202の対角線方向に張り渡し、クランプバー329の端部に設けられた穴にバッテリ支持ボルト314を挿入し、2本のクランプバー329をバッテリ支持ボルト314に保持させる。クランプバー329はブラケット333が外側に外れないための支えとなる。次いで、バッテリ支持ボルト314の上端部分に形成されたねじ部にダブルのロックナット335をねじ込み、ロックナット335を締め上げる。これにより、ブラケット333はバッテリモジュール四隅の段部202aに押し当てられ、バッテリモジュール202の上下の移動が拘束される。バッテリモジュール202の取り外しは上記の逆の手順で各操作を行えばよい。
図16に示すように、3段目のバッテリテーブル254の中央プレート291aには2つのバッテリモジュール202が搭載される。この場合も、その取り付け手順は上述した1個のバッテリモジュールを取り付ける場合と同じである。ただし、2つのバッテリモジュール202を取り付ける場合は、中央の2本のバッテリ支持ボルト314は2つのバッテリモジュール202に対して共用され、各バッテリ支持ボルト314に2つのバッテリモジュール202の隣接する隅部の段部202aに適合する形状を有するブラケット(図示せず)を挿入し、ダブルのロックナット335を締め上げる。これにより2つのバッテリモジュール202が一緒に押さえ込まれ、上下の移動が拘束される。
バッテリテーブル搭載台251にバッテリモジュールを搭載する場合も、バッテリ支持ボルト322及びリブ321と、クランプバー329を用いて、同様に、バッテリモジュールを取り付けることができる。
次に、以上のように構成した本実施の形態におけるバッテリ装置31を搭載したバッテリ収納組立体203の組み立て手順の一例を説明する。
まず、バッテリテーブル搭載台251、最下段バッテリテーブル252、2段目バッテリテーブル253、3段目バッテリテーブル254のそれぞれにバッテリモジュール202を、図13〜図16を用いて説明した要領で搭載し、固定する。
次に、バッテリテーブル搭載台251、最下段バッテリテーブル252、2段目バッテリテーブル253、3段目バッテリテーブル254を、図6、図10〜図12用いて説明した要領で、下から順番に積み上げて固定し、バッテリ装置31を搭載したバッテリ収納構造体203を完成する。
次に、完成したバッテリ収納構造体203を車体後部200の後部フレーム201に搭載し、固定する。
バッテリテーブル搭載台251及びバッテリテーブル252〜254の積み上げ及びバッテリ収納構造体203の後部フレーム201への搭載は、ワイヤ取付部312にワイヤ311を掛け、クレーンを用いることにより容易に行うことができる。バッテリ収納構造体203をベースフレーム216から分離する場合や、バッテリテーブル搭載台251及びバッテリテーブル252〜254を互いに分離する場合も、同様である。
図17及び図18は、完成したバッテリ収納構造体203を車体後部200の後部フレーム201に搭載する様子を示す図であり、図17は、後部フレーム201のベースフレーム216にバッテリ収納構造体203を搭載する直前の状態を示す図であり、図18は、ベースフレーム216上にバッテリ収納構造体203を搭載した状態を示す図である。いずれも、図示の都合上、バッテリモジュールを省略して示している。
前述したように、ベースフレーム216の水平フランジ214a,214b上に補強プレート230a,230bを介してマウントゴム231・・・が取り付けられており、マウントゴム231・・・からはマウントボルト234・・・が突出している。
バッテリ収納構造体203を降下して、バッテリテーブル搭載台251のフランジ部分251a,251bに設けられたボルト穴256・・・にベースフレーム216のマウントボルト234・・・を挿入して、バッテリ収納構造体203をベースフレーム216の水平フランジ214a,214b上に載置し、マウントボルト234・・・にナットを装着して締め上げることにより、バッテリ収納構造体203はベースフレーム216に連結され、一体化される。逆に、マウントボルト234・・・に装着したナットを緩めて取り外し、バッテリ収納構造体203を上方に持ち上げることにより、バッテリ収納構造体203はベースフレーム216から分離することができる。
なお、上記のように、バッテリ収納構造体203を完成してから後部フレーム201のベースフレーム216に搭載するのではなく、ベースフレーム216上にバッテリテーブル搭載台251及びバッテリテーブル252〜254を順次搭載し、バッテリモジュール202を組み付けながら、ベースフレーム216上でバッテリ収納構造体203を完成してもよい。
次に、上記のようにバッテリ収納構造体203を搭載した後部フレーム201を車体本体100に搭載し、固定する手順を、図19〜図23を用いて説明する。
図19は、バッテリ収納構造体203を搭載した後部フレーム201を車体本体100の旋回フレーム101(メインフレーム120)上に搭載する直前の状態を示す図であり、図20は、後部フレーム201を車体本体100の旋回フレーム101(メインフレーム120)上に搭載した状態を示す図であり、図21は、後部フレーム201と旋回フレーム101(メインフレーム120)との位置決めピン301a,301b及びボルト302による連結部を拡大して示す図である。いずれも、図示の便宜上、バッテリモジュールや、車体本体100の旋回フレーム以外の部分は省略して示している。
前述したように、旋回フレーム101のメインフレーム120の縦リブ122a,122bにはピン穴155a,155bと穴156が形成され、後部フレーム201のベースフレーム216の側板211a,211bにはピン穴222a,222bとボルト穴223が形成されいる。また、縦リブ122a,122bの前部側の内側面には先端側下面に案内部を備えた支持板158a,158bが取り付けられ、ベースフレーム216の側板211a,211bのそれぞれの外側面には差し込み支持板221a,221bが取り付けられている。
バッテリ収納構造体203を搭載した後部フレーム201を降下して、ベースフレーム216の水平フランジ214a,214bを車体本体100のメインフレーム120の縦リブ122a,122bの上端で支持することにより、後部フレーム201はメインフレーム120の縦リブ122a,122b上に載置される。次いで、後部フレーム201の側板211a,211bをメインフレーム120に押し込むことで、側板211a,211bの外側面に取り付けられた差し込み支持板221a,221bの先端上部が縦リブ122a,122bの内側面に取り付けられた支持板158a,158bの傾斜した案内部をスライドしながら、差し込み支持板221a,221bが支持板158a,158bの下側へと入り込み、後部フレーム201の側板211a,211bはメインフレーム120内へと差し込まれ、上下方向の移動が拘束される。
そして、ベースフレーム216の側板211a,211bのピン穴222a,222bがメインフレーム120の縦リブ122a,122bのピン穴155a,155bに一致するように位置を調整し、ピン穴155a,155b及びピン穴222a,222bに位置決めピン301a,301b差し込み、穴156とボルト穴223にボルト302を差し込んで締め上げることにより、バッテリ収納構造体203を搭載した後部フレーム201は車体本体100の旋回フレーム101に連結され、一体化される。このとき、位置決めピン301a,301bにより後部フレーム201の上下、前後方向の移動が拘束され、ボルト302により後部フレーム201の左右方向の移動が拘束される。
後部フレーム201の旋回フレーム101上への搭載は、後部支柱218a,218bの上端に設けられたワイヤ取付部220a,220b、バッテリ収納構造体203のバッテリテーブル252,253,254に設けられたワイヤ取付部312のいずれか、例えば後部支柱218a,218bのワイヤ取付部220a,220bと最上段のバッテリテーブル245のワイヤ取付部312にワイヤ311(図22参照)を取り付け、そのワイヤ311をクレーンで持ち上げることにより容易に行うことができる。
図22は、クレーンを用いて、バッテリ収納構造体203を搭載した後部フレーム201を旋回フレーム101上に搭載する様子を示す図である。この図に示すように、本実施の形態では、後部フレーム201の後部支柱218a,218b及びバッテリ収納構造体203にワイヤ取付部220a,220b,312を設けたので、任意のワイヤ取付部220a,220b,312にワイヤ311を取り付け、そのワイヤ311をクレーンで持ち上げることにより、後部フレーム201の搭載を容易に行うことができる。後部フレーム201を旋回フレーム101から分離する場合も同様である。
図23は、フォークリフトを用いて、バッテリ収納構造体203を搭載した後部フレーム201を旋回フレーム101上に搭載する様子を示す図である。この図に示すように、本実施の形態では、旋回フレーム101の2本の縦リブ122a,122bの間でベースフレーム216の下面(底板213の下板213aの下面)に後部フレーム210をフォークリフトの爪327に乗せるための支持部328を設けたので、フォークリフトによっても後部フレーム201の搭載を容易に行うことができる。後部フレーム201を旋回フレーム101から分離する場合も同様である。
後部カバー205は、バッテリ収納構造体203の完成後、直ちに取り付けてもよいし、後部フレームを旋回フレーム上に搭載し、固定した後に取り付けてもよい。
以上のように構成した本実施の形態によれば、下記の効果が得られる。
1.油圧ショベル1の車体である上部旋回体3を車体本体100と車体後部200とで構成し、位置決めピン301a、301bとボルト302の取り外しにより車体後部200を車体本体100から分離可能としたため、車体後部200の交換が容易となり、商用電源を使用できない場所で電動式の油圧ショベル1により長時間作業を行う場合でも、充電済のバッテリ装置31を搭載した車体後部200を別に用意しておき、バッテリ装置31の充電量が不足状態となったときに、車体後部200を車体本体100から取り外し、充電済のバッテリ装置31を搭載した車体後部200を車体本体100に取り付けることで、バッテリ装置31の交換を容易かつ迅速に行うことができ、作業効率を向上させることができる。
2.バッテリ装置31のメンテナンスを行う場合にも、車体後部200を充電済のバッテリ装置31を搭載した車体後部200と交換してメンテナンス施設に移動することにより、バッテリ装置31のメンテナンスを容易に行うことができる。
3.種類の異なるバッテリ装置31を搭載したい場合は、今までのバッテリ装置31を搭載した車体後部200を車体本体100から取り外し、別の種類のバッテリ装置31を搭載した車体後部200を車体本体100に取り付けることで、バッテリ技術の進歩に応じて、種類の異なるバッテリ装置に容易に入れ替え可能となる。
4.車体後部200の後部フレーム201は前後方向に長さを変えた形状にすることが可能であり、これにより必要とする稼動時間に合わせてバッテリ搭載量を変えることができる。
5.後部カバー205の内部にバッテリ室204を形成したので、上部旋回体3(車体)の旋回時の外部からの衝撃に対してバッテリ装置31を保護することができ、かつ車体後部200をカウンターウエイトを模した形状とすることで、先進性のある外観を与えることができる。
6.車体本体100のメインフレーム120の後部側に車体後部200の下側まで張り出して伸びる2本の縦リブ122a,122bを設け、車体後部200の後部フレーム201に、メインフレーム120の2本の縦リブ122a,122bに上方から嵌合するベースフレーム216を設け、ベースフレーム216をメインフレーム120の2本の縦リブ122a,122b上に載置した状態で固定したため、後部フレーム201は、ベースフレーム216とメインフレーム120の2本の縦リブ122a,122bにより左右方向の動きが拘束され、車体本体100に対して車体後部200を安定的に保持し固定することができる。
7.ベースフレーム216は、メインフレーム120の2本の縦リブ122a,122b上に載置した状態で位置決めピン301a,301bとボルト302で抜け止め固定され、位置決めピン301a,301bとボルト302を外すことで車体後部200の全体を取り外し可能であるため、車体後部200にバッテリ装置31を搭載したまま、車体本体100に対して車体後部200ごと、簡単に取り付け取り外しができる。
8.ベースフレーム216の水平フランジ214a,214bをメインフレーム120の2本の縦リブ122a,122bの上端で支持することにより、後部フレーム201は2本の縦リブ122a,122b上に載置されるため、後部フレーム201は、ベースフレーム216の2つの側板211a,211bとメインフレーム120の2本の縦リブ122a,122bとにより左右方向の動きが拘束され、ベースフレーム216の水平フランジ214a,214bとメインフレーム120の2本の縦リブ122a,122bとにより上下方向の動きが拘束されるため、車体本体100に対して車体後部200を安定的に固定することができる。
9.メインフレーム120の2本の縦リブ122a,122b間でベースフレーム216の下面(底板213の下板213aの下面)に、車体後部200をフォークリフトの爪327に乗せるための支持部を設け、車体後部200をフォークリフトを用いて車体本体100に対して移動可能としたため、バッテリ装置31を搭載した車体後部200が重量物であっても、フォークリフトを用いて車体後部200を安全に交換することができる。
10.車体後部200及びバッテリ収納構造体203にワイヤ取付部220a,220b,312を設け、車体後部200をクレーンを用いて車体本体100に対して移動可能としたため、バッテリ収納構造体203を搭載した車体後部200が重量物であっても、クレーンを用いて車体後部200を安全に交換することができる。
11.ベースフレーム216に複数のマウントゴム231を設け、張ってろ収納構造体203をベースフレーム216上にマウントゴム231を介してマウントボルト234により取り付けたため、油圧ショベル1の運転時、バッテリ収納構造体203及びバッテリ装置31の上下の振動が吸収され、油圧ショベル1の上下稼動振動からバッテリ装置31及びバッテリ収納構造体203を保護することができる。
12.バッテリ収納構造体203の最下段の取り付け部(バッテリテーブル搭載台251)を共通化することで、種々の構成のバッテリ収納構造体が搭載可能となり、バッテリ技術の進歩に応じて、種類の異なるバッテリを容易に搭載することができる。
13.バッテリ収納構造体203に複数のワイヤ取付部312を設け、バッテリ収納構造体203をクレーンを用いてベースフレーム216に対して上下方向に移動可能としたため、バッテリ装置31を搭載したバッテリ収納構造体203が重量物であっても、クレーンを用いてバッテリ収納構造体203を安全に交換することができる。
14.バッテリ収納構造体203を、バッテリテーブル搭載台251と複数段のバッテリテーブル252〜254とで構成し、それらを支柱276a、286a,287a,287bを介して上下に支持し、固定したため、バッテリモジュールを多く搭載することができるとともに、バッテリモジュールを安全かつ簡単に取り付け、取り外しすることができる。
15.車体後部200の後部カバー205で車体後部200の後方、左右、天井部を覆い、機械室103を、仕切り板151,152によって車体本体100の他の部分と仕切り、車体後部200が車体本体100と連結されるとき、バッテリ室204を仕切り板151,152により機械室103における電動モータ18、インバータ19等の発熱源から遮断し、バッテリ室204に配置されるバッテリ装置31のバツテリモジュール202に熱影響を与えない空間を確保したため、バッテリ装置31の劣化の原因となる温度上昇を防止することができる。
なお、上述した実施の形態では、メインフレーム120の張り出し部122は2本の縦リブ122a,122bで構成したが、車体後部200のベースフレーム216を支持できる構造であれば、それ以外の構成であってもよい。例えば、張り出し部122はベースフレーム216を支持する部分を有するフレーム構造であってもよいし、ベースフレーム216の中央部を支持する第3の縦リブを含む3本の縦リブで構成してもよい。また、ベースフレーム216は、メインフレーム120の2本の縦リブ122a,122bの内側に配置される2つの側板211a,211bと、この2つの側板211a,211bの下端を連結する底板213と、2つの側板211a,211bの上端にそれぞれ設けられた外向きの水平フランジ214a,214bとを有し、この水平フランジ214a,214bを2本の縦リブ122a,122bの上端で支持することにより後部フレーム201を2本の縦リブ122a,122b上に載置する構成としている。しかし、本発明はこれに限るものではなく、ベースフレーム216はメインフレーム120の2本の縦リブ122a,122bの外側に配置される2つの側板と、この側板の上演を接続する頂板を備え、この頂板を2本の縦リブ122a,122bの上端で支持することにより後部フレーム201を2本の縦リブ122a,122b上に載置する構成としてもよい。
また、バッテリ収納構造体203は、バッテリテーブル搭載台251とバッテリテーブル252〜254とを有する構成としたが、バッテリテーブル252〜254の段数は搭載するバッテリ量に応じて適宜変更可能である。また、バッテリテーブル252〜254の構成も、搭載するバッテリ装置の種類により適宜変更可能である。
更に、上述した実施の形態では、電動式建設機械として油圧ショベル1を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、例えばホイールローダ、油圧クレーン等の他の建設機械にも広く適用することができるものである。
1 電動式油圧ショベル
2 下部走行体(車体)
3 上部旋回体(車体)
4 作業装置
17 油圧ポンプ
18 電動モータ
19 インバータ
20 オイルタンク
22 オイルクーラ
23 ラジエータ
30 冷却ファン
31 バッテリ装置
100 車体本体
101 旋回フレーム(車体フレーム)
102 運転席
103 機械室
104 キャノピー
110 外装カバー
120 メインフレーム
130,140 サイドフレーム
122a,122b 縦リブ
151,152 仕切り板
200 車体後部
201 後部フレーム
202 バッテリモジュール
203 バッテリ収納構造体
204 バッテリ室
205 後部カバー
211a,211b 側板
212a 前板
212b 後板
213 底板
214a,214b 水平フランジ
216 ベースフレーム
217a,217b 外周フレーム
218a,218b 支柱
219a,219b ガードパイプ
220a,220b ワイヤ取付部
231 マウントゴム
232,233 ガイド板
234 マウントボルト
251 バッテリテーブル搭載台
252 1段目(最下段)のバッテリテーブル
253 2段目のバッテリテーブル
254 3段目のバッテリテーブル
261a,261b 側板
262a 前板
262b 後板
263 底板
264a,264b 水平フランジ
265,273,283,293 通気口
276a、286a,287a,287b 支柱
301a,301b 位置決めピン
302 ボルト
311 ワイヤ
312 ワイヤ取付部
314,322 バッテリ支持ボルト
321,331 リブ
327 フォークリフトの爪
329 クランプバー

Claims (9)

  1. 車体(3)の後方部分にバッテリ装置(31)を搭載し、前記バッテリ装置で電動モータ(18)を駆動して作業を行う電動式建設機械において、
    前記車体(3)を車体本体(100)と車体後部(200)とで構成し、
    前記車体本体は、前部側に作業装置(4)が取り付けられる車体フレーム(101)と、前記車体フレーム上に設けられた運転席(102)及び機械室(103)とを有し、
    前記車体フレームは、前部側に作業装置が取り付けられたメインフレーム(120)を有し、
    前記メインフレームは前後方向に前記車体後部の下側まで張り出して伸びる張り出し部(122)を有し、
    前記車体後部は、前記張り出し部上に載置される後部フレーム(201)と、前記後部フレームを覆い、内部に前記バッテリ装置(31)が配置されるバッテリ室(204)を形成する、カウンターウエイトを模した形状を有する後部カバー(205)とを有し、
    前記後部フレームは前記張り出し部上に載置した状態で、前記張り出し部にボルト(302)で固定され、前記ボルトを取り外すことで前記張り出し部から分離可能であり、
    前記車体本体の前記メインフレームの張り出し部(122)は、互いに平行に前後方向に前記車体後部の前記後部フレームの下側まで張り出して伸びる2本の縦リブ(122a,122b)を備え、
    前記車体後部の前記後部フレームは、前記メインフレームの2本の縦リブの上方から前記2本の縦リブに嵌合するベースフレーム(216)を有し、
    前記ベースフレームは、前記メインフレームの2本の縦リブ上に載置した状態で、前記2本の縦リブに前記ボルトで固定されることを特徴とする電動式建設機械。
  2. 請求項記載の電動式建設機械において、
    前記ベースフレーム(216)の前記メインフレーム(120)の2本の縦リブ(122a,122b)に対する固定手段として、前記ボルト(302)に加えて、前記メインフレームの2本の縦リブに対応して設けられた2本の位置決めピン(301a,301b)を備え、
    前記ベースフレーム(216)は、前記メインフレームの2本の縦リブ上に載置した状態で、前記2本の縦リブに前記2本の位置決めピンと前記ボルトにより抜け止め固定され、前記位置決めピンと前記ボルトを外すことで前記2本の縦リブから取り外し可能であることを特徴とする電動式建設機械。
  3. 請求項記載の電動式建設機械において、
    前記ベースフレーム(216)は、
    前記2本の縦リブ(122a,122b)の内側に配置される2つの側板(211a,211b)と、この2つの側板の下端を連結する底板(213)と、前記2つの側板の上端にそれぞれ設けられた外向きの水平フランジ(214a,214b)とを有し、
    前記水平フランジを前記2本の縦リブの上端で支持することにより前記ベースフレーム(216)は前記2本の縦リブ上に載置されることを特徴とする電動式建設機械。
  4. 請求項記載の電動式建設機械において、
    前記ベースフレーム(216)は、前記メインフレーム(120)の2本の縦リブ間(122a,122b)で前記ベースフレームの下面に、前記車体後部(200)をフォークリフトの爪(327)に乗せるための支持部(328)を備え、前記車体後部(200)はフォークリフトを用いて前記車体本体(100)に対して移動可能であることを特徴とする電動式建設機械。
  5. 請求項記載の電動式建設機械において、
    前記車体後部(200)は、
    前記ベースフレーム(216)の後部に立設された少なくとも1本の後部支柱(218a,218b)と、前記ベースフレーム上にボルトにより取り付けられ、前記バッテリ装置(31)を搭載するバッテリ収納構造体(203)を更に有し、
    前記後部支柱は及び前記バッテリ収納構造体は、それぞれ、ワイヤ取付部(220a,220b,312)を有し、
    前記車体後部(200)は、前記ワイヤ取付部にクレーン用のワイヤ(311)を取り付け、クレーンを用いて前記車体本体(100)に対して移動可能であることを特徴とする電動式建設機械。
  6. 請求項記載の電動式建設機械において、
    前記ベースフレーム(216)は、前後方向に間隔をおいて取り付けられた複数のマウントゴム(234)を有し、
    前記車体後部(200)は、前記ベースフレーム上に前記複数のマウントゴムを介してボルト(231)により取り付けられ、前記バッテリ装置(31)を搭載するバッテリ収納構造体(203)を更に有することを特徴とする電動式建設機械。
  7. 請求項記載の電動式建設機械において、
    前記バッテリ収納構造体(203)は、複数のワイヤ取付部(312)を有し、
    前記バッテリ収納構造体(203)は、前記複数のワイヤ取付部にクレーン用のワイヤ(311)を取り付け、クレーンを用いて前記ベースフレーム(216)に対して上下方向に移動可能であることを特徴とする電動式建設機械。
  8. 請求項記載の電動式建設機械において、
    前記車体後部(200)は、前記ベースフレーム上に取り付けられ、前記バッテリ装置(31)を搭載するバッテリ収納構造体(203)を更に有し、
    前記バッテリ収納構造体(203)は、
    前記ベースフレーム(216)上に搭載されるバッテリテーブル搭載台(251)と、
    前記バッテリテーブル搭載台上に搭載される複数段のバッテリテーブル(252〜254)とを有し、
    前記複数段のバッテリテーブルのうち最下段のバッテリテーブル(252)は前記バッテリテーブル搭載台上にボルトにより固定され、
    前記複数段のバッテリテーブルは、支柱(276a,286a,287a,287b)を介して、互いに上下に支持され、かつ前記支柱の上下端を対応するバッテリテーブルにボルトにより固定することにより一体化されていることを特徴とする電動式建設機械。
  9. 請求項1記載の電動式建設機械において、
    前記車体本体(100)は、前記車体フレーム(101)上に設けられた運転席(102)及と、前記電動モータ(18)、この電動モータを制御するインバータ(19)を含む複数の機器を配置した機械室(103)とを有し、
    前記カウンターウエイトを模した形状を有する前記車体後部の後部カバー(205)は、前記車体後部(200)の後方、左右、天井部を覆い、前記機械室は仕切り板(151,152)によって前記車体本体の他の部分と仕切られており、前記車体後部(200)が前記車体本体(100)と連結されるとき、前記後部カバーに形成されるバッテリ室(204)は、前記仕切り板により前記機械室の発熱源から遮断され、前記バッテリ室に配置されるバッテリ装置(31)のバッテリに熱影響を与えない空間を確保することを特徴とする電動式建設機械。
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