KR20230150724A - 전동식 작업 기계 - Google Patents

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KR20230150724A
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코타로 노무라
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얀마 홀딩스 주식회사
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Abstract

[과제] 진동이 발생해도 배터리 유닛을 기체 프레임 상에 안정적으로 지지할 수 있는 전동식 작업 기계를 제공한다.
[해결 수단] 전동식 작업 기계로서의 유압 셔블은 전동 모터와, 기체 프레임과, 전동 모터를 구동하기 위한 전력을 축적하는 배터리 유닛과, 배터리 유닛을 기체 프레임에 고정시키는 고정 기구를 구비한다. 고정 기구는 배터리 유닛을 상하 방향으로부터 끼우는 상판 및 하판과, 하판을 기체 프레임 상에 지지하는 지지부를 갖는다.

Description

전동식 작업 기계{ELECTRIC WORKING MACHINE}
본 발명은 전동식 작업 기계에 관한 것이다.
종래, 전동 모터를 구비한 선회 작업기가 다양하게 제안되어 있다. 전동 모터는 배터리 유닛으로부터 공급되는 전력에 의해 구동된다. 배터리 유닛은 선회 작업기의 선회대 상에서 지지된다. 예를 들면, 특허문헌 1의 선회 작업기는 배터리 유닛을 지지하는 스탠딩 프레임을 구비한다. 상기 스탠딩 프레임은 제 1 스탠딩부 및 제 2 스탠딩부를 갖는다. 제 1 스탠딩부는 선회대의 상부에 스탠딩되어, 배터리 유닛의 일 측면(예를 들면, 좌측면)을 지지한다. 제 2 스탠딩부는 선회대의 상부에 스탠딩되어, 배터리 유닛의 타 측면(예를 들면, 우측면)을 지지한다.
일본 특허 공개 제2021-080704호 공보
선회 작업기는 부정지에서 사용되어 진동하는 것을 고려하면, 배터리 유닛은 스탠딩 프레임과 일체로 되어 선회대(기체 프레임)에 지지되는 것이 바람직하다. 특허문헌 1과 같이, 배터리 유닛을 선회대 상에서 좌우 방향으로부터 지지하는 구성에서는, 배터리 유닛의 상면이 전혀 지지되어 있지 않기 때문에, 배터리 유닛과 스탠딩 프레임의 일체성이 불충분하여, 진동에 대하여 배터리 유닛을 안정적으로 지지하는 점에서 개선의 여지가 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 그 목적은 진동이 발생해도 배터리 유닛을 기체 프레임 상에 안정적으로 지지할 수 있는 전동식 작업 기계를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일 측면에 의한 전동식 작업 기계는 전동 모터와, 기체 프레임과, 상기 전동 모터를 구동하기 위한 전력을 축적하는 배터리 유닛과, 상기 배터리 유닛을 상기 기체 프레임에 고정시키는 고정 기구를 구비하고, 상기 고정 기구는 상기 배터리 유닛을 상하 방향으로부터 끼우는 상판 및 하판과, 상기 하판을 상기 기체 프레임 상에 지지하는 지지부를 갖는다.
진동이 발생해도 배터리 유닛을 기체 프레임 상에 안정적으로 지지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동식 작업 기계의 일례인 유압 셔블의 개략적인 구성을 나타내는 측면도이다.
도 2는 상기 유압 셔블의 전기계 및 유압계의 구성을 모식적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은 상기 유압 셔블의 기관실 내를 경사 전방으로부터 보았을 때의 사시도이다.
도 4는 상기 기관실 내를 경사 후방으로부터 보았을 때의 사시도이다.
도 5는 하판 상에서의 배터리 유닛의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 6은 제 1 연결 부재의 단면도이다.
도 7은 제 2 연결 부재의 단면도이다.
도 8은 제 3 연결 부재의 단면도이다.
본 발명의 실시형태에 대해서, 도면에 의거해서 설명하면 이하와 같다.
〔1. 전동식 작업 기계〕
도 1은 본 실시형태의 전동식 작업 기계의 일례인 유압 셔블(전동 셔블)(1)의 개략적인 구성을 나타내는 측면도이다. 유압 셔블(1)은 하부 주행체(2)와, 작업기(3)와, 상부 선회체(4)를 구비한다.
여기서, 방향을 이하와 같이 정의한다. 상부 선회체(4)의 운전 좌석(41a)에 착좌한 오퍼레이터(조종자, 운전수)가 정면을 향하는 방향을 전방으로 하고, 그 반대 방향을 후방으로 한다. 따라서, 하부 주행체(2)에 대하여 상부 선회체(4)가 비선회의 상태(선회 각도 0°)에서는, 상부 선회체(4)의 전후 방향은 하부 주행체(2)가 전후진하는 방향과 일치한다. 또한, 운전 좌석(41a)에 착좌한 오퍼레이터로부터 보아 좌측을 「좌」로 하고, 우측을 「우」로 한다. 또한, 전후 방향 및 좌우 방향에 수직인 중력 방향을 상하 방향으로 하고, 중력 방향의 상류측을 「상」으로 하며, 하류측을 「하」로 한다. 도면에서는, 하부 주행체(2)에 대하여 상부 선회체(4)가 비선회의 상태에서 유압 셔블(1)을 나타낸다. 또한, 도면에서는 필요에 따라서, 전방을 「F」, 후방을 「B」, 우방을 「R」, 좌방을 「L」, 상방을 「U」, 하방을 「D」의 기호로 나타낸다.
하부 주행체(2)는 좌우 한쌍의 크롤러(21)와, 좌우 한쌍의 주행 모터(22)를 구비한다. 각 주행 모터(22)는 유압 모터이다. 좌우의 주행 모터(22)가 좌우의 크롤러(21)를 각각 구동함으로써 유압 셔블(1)을 전후진시킬 수 있다. 하부 주행체(2)에는 정지 작업을 행하기 위한 블레이드(23)와, 블레이드 실린더(23a)가 설치된다. 블레이드 실린더(23a)는 블레이드(23)를 상하 방향으로 회동시키는 유압 실린더이다.
작업기(3)는 붐(31), 암(32), 및 버킷(33)을 구비한다. 붐(31), 암(32), 및 버킷(33)을 독립적으로 구동함으로써, 토사 등의 굴삭 작업을 행할 수 있다.
붐(31)은 붐 실린더(31a)에 의해 회동된다. 붐 실린더(31a)는 기단부가 상부 선회체(4)의 전방부에 지지되어, 신축 가능하게 가동된다. 암(32)은 암 실린더(32a)에 의해 회동된다. 암 실린더(32a)는 기단부가 붐(31)의 선단부에 지지되어, 신축 가능하게 가동된다. 버킷(33)은 버킷 실린더(33a)에 의해 회동된다. 버킷 실린더(33a)는 기단부가 암(32)의 선단부에 지지되어, 신축 가능하게 가동된다. 붐 실린더(31a), 암 실린더(32a), 및 버킷 실린더(33a)는 유압 실린더에 의해 구성된다.
상부 선회체(4)는 하부 주행체(2)의 상방에 위치하고, 하부 주행체(2)에 대하여 선회 베어링(미도시)을 통해서 선회 가능하게 설치된다. 상부 선회체(4)에는 조종부(41), 선회 프레임(42), 선회 모터(43), 기관실(44) 등이 배치된다. 상부 선회체(4)는 유압 모터인 선회 모터(43)의 구동에 의해, 선회 베어링을 통해서 선회한다. 유압 셔블(1)은 선회 프레임(42)을 기체 프레임으로서 구비한다.
상부 선회체(4)에는 유압 펌프(71)(도 2 참조)가 배치된다. 유압 펌프(71)는 기관실(44)의 내부의 전동 모터(61)(도 2 참조)에 의해 구동된다. 유압 펌프(71)는 유압 모터(예를 들면, 좌우의 주행 모터(22), 선회 모터(43)), 및 유압 실린더(예를 들면, 블레이드 실린더(23a), 붐 실린더(31a), 암 실린더(32a), 버킷 실린더(33a))에 작동유(압유)를 공급한다. 유압 펌프(71)로부터 작동유가 공급되어 구동되는 유압 모터 및 유압 실린더를 총칭하여 유압 액추에이터(73)(도 2 참조)라고 부른다.
조종부(41)에는 운전 좌석(41a)이 배치된다. 운전 좌석(41a)의 주위에는 각종 레버(41b)가 배치된다. 오퍼레이터가 운전 좌석(41a)에 착좌해서 레버(41b)를 조작함으로써 유압 액추에이터(73)가 구동된다. 이것에 의해, 하부 주행체(2)의 주행, 블레이드(23)에 의한 정지 작업, 작업기(3)에 의한 굴삭 작업, 상부 선회체(4)의 선회 등을 행할 수 있다.
상부 선회체(4)에는 배터리 유닛(53)이 배치된다. 즉, 유압 셔블(1)은 배터리 유닛(53)을 구비한다. 배터리 유닛(53)은, 예를 들면 리튬 이온 배터리 유닛으로 구성되어, 전동 모터(61)를 구동하기 위한 전력을 축적한다. 배터리 유닛(53)은 복수의 배터리를 유닛화하여 구성되어도 좋고, 단일의 배터리 셀로 구성되어도 좋다. 또한, 상부 선회체(4)에는 미도시의 급전구가 형성된다. 상기 급전구와, 외부 전원인 상용 전원(51)은 급전 케이블(52)을 통해서 접속된다. 이것에 의해, 배터리 유닛(53)을 충전할 수 있다.
상부 선회체(4)에는 납 배터리(54)가 더 설치된다. 납 배터리(54)는 저전압(예를 들면, 12V)의 직류 전압을 출력한다. 납 배터리(54)로부터의 출력은 제어 전압으로서, 예를 들면 시스템 컨트롤러(67)(도 2 참조), 송풍팬(도시하지 않음) 등에 공급된다.
유압 셔블(1)은 유압 액추에이터(73) 등의 유압 기기와, 전력으로 구동되는 액추에이터를 병용한 구성이어도 좋다. 전력으로 구동되는 액추에이터로서는, 예를 들면 전동 주행 모터, 전동 실린더, 전동 선회 모터가 있다.
〔2. 전기계 및 유압계의 구성〕
도 2는 유압 셔블(1)의 전기계 및 유압계의 구성을 모식적으로 나타내는 블록도이다. 유압 셔블(1)은 전동 모터(61)와, 충전기(62)와, 인버터(63)와, PDU(Power Drive Unit)(64)와, 정션 박스(65)와, DC-DC 컨버터(66)와, 시스템 컨트롤러(67)를 구비한다. 시스템 컨트롤러(67)는 ECU(Electronic Control Unit)라고도 불리는 전자 제어 유닛으로 구성되어, 유압 셔블(1)의 각 부의 전기적인 제어를 행한다.
전동 모터(61)는 배터리 유닛(53)으로부터, 정션 박스(65) 및 인버터(63)를 통해서 공급되는 전력에 의해 구동된다. 전동 모터(61)는 영구 자석 모터 또는 유도 모터로 구성된다. 전동 모터(61)는 선회 프레임(42) 상에 배치된다.
충전기(62)는 도 1에서 나타낸 상용 전원(51)으로부터 급전 케이블(52)을 통해서 공급되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환한다. 인버터(63)는 배터리 유닛(53)으로부터 공급되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환해서 전동 모터(61)에 공급한다. 이것에 의해, 전동 모터(61)가 회전한다. 인버터(63)로부터 전동 모터(61)로의 교류 전압(전류)의 공급은 시스템 컨트롤러(67)로부터 출력되는 회전 지령에 의거해서 행해진다.
PDU(64)는 내부의 배터리 릴레이를 제어해서 배터리 유닛(53)의 입출력을 제어하는 배터리 제어 유닛이다. 정션 박스(65)는 충전기 릴레이, 인버터 릴레이, 퓨즈 등을 포함하여 구성된다. 상기한 충전기(62)로부터 출력되는 전압은 정션 박스(65) 및 PDU(64)를 통해서 배터리 유닛(53)에 공급된다. 또한, 배터리 유닛(53)으로부터 출력되는 전압은 PDU(64) 및 정션 박스(65)를 통해서 인버터(63)에 공급된다.
DC-DC 컨버터(66)는 배터리 유닛(53)으로부터 정션 박스(65)를 통해서 공급되는 고전압(예를 들면, 300V)의 직류 전압을 저전압(예를 들면, 12V)으로 강압한다. DC-DC 컨버터(66)로부터 출력되는 전압은 납 배터리(54)로부터의 출력과 마찬가지로, 시스템 컨트롤러(67), 송풍팬 등에 공급된다.
전동 모터(61)의 회전축(출력축)에는 복수의 유압 펌프(71)가 접속된다. 복수의 유압 펌프(71)는 가변 용량형 펌프 및 고정 용량형 펌프를 포함한다. 도 2에서는, 예로서 유압 펌프(71)를 1개만 도시하고 있다. 각 유압 펌프(71)는 작동유를 수용(저류)하는 작동유 탱크(74)와 접속되어 있다. 유압 펌프(71)에 의해, 작동유 탱크(74) 내의 작동유가 컨트롤 밸브(72)를 통해서 유압 액추에이터(73)에 공급된다. 이것에 의해, 유압 액추에이터(73)가 구동된다. 컨트롤 밸브(72)는 유압 액추에이터(73)에 공급되는 작동유의 흐름 방향 및 유량을 제어하는 방향 스위칭 밸브이다.
〔3. 배터리 유닛의 고정에 대해서〕
이어서, 상기한 배터리 유닛(53)의 고정 기구에 대해서 설명한다. 도 3은 유압 셔블(1)의 기관실(44) 내를 경사 전방으로부터 보았을 때의 사시도이다. 도 4는 기관실(44) 내를 경사 후방으로부터 보았을 때의 사시도이다.
이들 도면에 나타내는 바와 같이, 유압 셔블(1)은 고정 기구(80)를 구비한다. 고정 기구(80)는 배터리 유닛(53)을 선회 프레임(42)에 고정시키는 기구이다. 본 실시형태에서는, 유압 셔블(1)은 배터리 유닛(53)을 복수개 구비한다. 따라서, 고정 기구(80)는 복수의 배터리 유닛(53)을 선회 프레임(42)에 고정시킨다.
고정 기구(80)는 상판(81) 및 하판(82)과, 지지부(83)를 갖는다. 상판(81) 및 하판(82)은 복수의 배터리 유닛(53)을 상하 방향으로부터 끼운다. 상판(81) 및 하판(82)은 후술하는 연결 부재(84)에 의해 연결된다.
상판(81)은 복수의 배터리 유닛(53)의 상방에 위치한다. 하판(82)은 복수의 배터리 유닛(53)의 하방에 위치한다. 복수의 배터리 유닛(53) 및 PDU(64)는 접속 케이블(CA)에 의해 접속된다. 특히, 복수의 배터리 유닛(53)은 직렬, 병렬, 또는 직렬과 병렬의 조합으로 접속된다.
도 5는 상판(81), 연결 부재(84) 및 접속 케이블(CA)을 제거한 상태에서의, 하판(82) 상에서의 배터리 유닛(53)의 배치를 나타내는 평면도이다. 하판(82) 상에는 같은 크기의 4개의 배터리 유닛(53)이 배치되어 있다. 예를 들면, 2개의 배터리 유닛(53)은 직렬로 접속되어 하나의 페어를 구성하고, 나머지 2개의 배터리 유닛(53)도 직렬로 접속되어 하나의 페어를 구성한다. 그리고, 각 페어끼리는 병렬로 접속된다. 또한, 4개의 배터리 유닛의 접속 방식은 상기 예에 한정되지는 않는다. 또한, 배터리 유닛(53)의 수는 상기 4개에 한정되지는 않고, 배터리 유닛(53)은 적어도 1개 설치되면 된다.
본 실시형태에서는, 복수의 배터리 유닛(53)은 하판(82) 상에서 일 방향으로 평행하게 위치함과 아울러, 일 방향과 수직인 방향으로 나란히 위치한다. 예를 들면, 복수의 배터리 유닛(53)은 하판(82) 상에서, 상기 일 방향으로서의 좌우 방향으로 평행하게 위치함과 아울러, 상기 일 방향과 수직인 전후 방향으로 나란히 위치한다.
여기서, 상기 4개의 배터리 유닛(53)을 특별히 구별하는 경우, 그것들을 전방으로부터 후방을 향해서 순서대로 제 1 배터리 유닛(53A), 제 2 배터리 유닛(53B), 제 3 배터리 유닛(53C), 제 4 배터리 유닛(53D)이라고 칭한다. 제 1 배터리 유닛(53A)의 전방에는 상술한 PDU(64)가 위치한다. PDU(64)의 하면은 지지 스테이(64a)(도 3 참조)에 고정된다. 지지 스테이(64a)는 하판(82) 상에 고정된다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 제 1 배터리 유닛(53A) 및 제 2 배터리 유닛(53B)은 하판(82) 상에서, 좌우 방향에 있어서 같은 위치에(좌우 방향으로 서로 어긋나지 않고) 배치된다. 제 3 배터리 유닛(53C)은 하판(82) 상에서, 제 2 배터리 유닛(53B)보다 우측 방향으로 어긋나게 배치된다. 제 4 배터리 유닛(53D)은 하판(82) 상에서, 제 3 배터리 유닛(53C)보다 더 우측 방향으로 어긋나게 배치된다.
따라서, 4개의 배터리 유닛(53) 중, 2개의 배터리 유닛(53)(제 3 배터리 유닛(53C) 및 제 4 배터리 유닛(53D))은 하판(82) 상에서, 다른 배터리 유닛(53)(제 1 배터리 유닛(53A) 및 제 2 배터리 유닛(53B))과, 일 방향(좌우 방향)으로 서로 어긋나게 위치한다고 할 수 있다. 또한, 일 방향으로 어긋나게 위치하는 배터리 유닛(53)은 복수의 배터리 유닛(53) 중 어느 1개뿐이어도 좋다. 즉, 본 실시형태에서는 복수의 배터리 유닛(53) 중 적어도 1개는 하판(82) 상에서 다른 배터리 유닛(53)과 일 방향으로 서로 어긋나게 위치한다.
이와 같은 복수의 배터리 유닛(53)의 배치에서는, 제 1 배터리 유닛(53A)∼제 4 배터리 유닛(53D)의 좌단부는 선회 프레임(42)의 좌측부로부터 후단부에 걸친 가장자리부(42a)(도 5 참조)를 거의 따라서 위치한다. 이와 같이, 기관실(44) 내에서 선회 프레임(42)의 가장자리부(42a)에 되도록 가까운 위치에 각 배터리 유닛(53)이 배치됨으로써 기관실(44) 내의 공간이 유효하게 이용된다.
각 배터리 유닛(53)과 상판(81) 및 하판(82)의 일체성을 높이는 관점에서는, 각 배터리 유닛(53)의 상면(53S1)(도 5 참조)은 상판(81)(도 3 참조)에 접촉해서 고정되고, 각 배터리 유닛(53)의 하면(53S2)(도 3 참조)은 하판(82)에 접촉해서 고정되는 것이 바람직하다.
수명, 동작 불량 등에 의한 각 배터리 유닛(53)의 교환을 용이하게 하는 관점에서는, 각 배터리 유닛(53)의 상면(53S1)과 상판(81)의 고정, 및 각 배터리 유닛(53)의 하면(53S2)과 하판(82)의 고정은 볼트에 의한 체결인 것이 바람직하다. 볼트 체결이라면, 양자의 고정의 해제도 용이해진다.
또한, 각 배터리 유닛(53)은 하판(82) 상에 전후 방향으로 평행으로, 또한 좌우 방향으로 나란히 배치되어 있어도 좋다. 또한, 각 배터리 유닛(53)은 하판(82) 상에 좌우 방향과 교차하는 경사 방향으로 평행으로, 또한 상기 경사 방향에 수직인 방향으로 나란히 배치되어 있어도 좋다. 또한, 각 배터리 유닛(53)은 하판(82) 상에서 상하 방향으로 적층되어 배치되어도 좋다.
지지부(83)는 하판(82)을 선회 프레임(42) 상에 지지한다. 지지부(83)는 선회 프레임(42) 상에, 예를 들면 3개 설치된다. 즉, 하판(82)은 선회 프레임(42) 상에 3개의 지지부(83)에 의해 지지된다. 또한, 지지부(83)의 개수는 상기 3개에 특별히 한정되지는 않는다.
각 배터리 유닛(53)의 방진 대책으로서, 각 배터리 유닛(53)과 하판(82) 사이에 방진 고무 등을 배치해도 좋다. 단, 각 배터리 유닛(53)과 하판(82)의 일체성을 높이는 것을 우선하여, 각 배터리 유닛(53)의 하면(53S2)과 하판(82)을 직접 접촉시켜서 고정시키는 관점에서는, 하판(82)의 하방에 위치하는 지지부(83)가 방진 부재(83A)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 방진 부재(83A)로서는, 방진 고무, 스테이, 하우징 등을 조합한 방진 구조체를 이용할 수 있다.
본 실시형태와 같이, (복수의) 배터리 유닛(53)을 상하 방향으로부터 상판(81) 및 하판(82)으로 끼우는 구성에서는, 배터리 유닛(53)의 상면(53S1) 및 하면(53S2)이 상판(81) 및 하판(82)에 의해 지지되기 때문에, 배터리 유닛(53)과 상판(81) 및 하판(82)의 일체성을 높일 수 있다. 이것에 의해, 유압 셔블(1)의 사용 시에 진동이 발생해도, 배터리 유닛(53)을, 하판(82) 및 지지부(83)를 통해서 선회 프레임(42) 상에 안정적으로 지지할 수 있다. 또한, 지지부(83)에 의해 선회 프레임(42)의 강도 구조 부재(42b)(도 3∼도 5 참조)의 간섭을 회피해서(걸쳐서), 고정 기구(80)를 설치할 수 있다. 또한, 강도 구조 부재(42b)는 선회 프레임(42) 상에서 전후에 걸쳐 설치되는, 선회 프레임(42)의 보강용 판재이다.
도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 고정 기구(80)는 연결 부재(84)를 갖는다. 연결 부재(84)는 상판(81)과 하판(82)을 연결하는 부재이다. 상판(81)과 하판(82)으로 배터리 유닛(53)을 상하 방향으로부터 강하게 끼우는 관점, 및 공장 등에서 배터리 유닛(53)을 이동시키기 위해, 배터리 유닛(53)과 볼트 체결된 상판(81)을 매달아 올렸을 때에, 배터리 유닛(53)과 상판(81)의 접촉부(볼트로 체결된 부분)에 걸리는 부하를 저감하는 관점에서는, 본 실시형태와 같이 상판(81)과 하판(82)을 연결 부재(84)로 연결하는 것이 바람직하다.
본 실시형태에서는, 고정 기구(80)는 상기 연결 부재(84)로서, 제 1 연결 부재(84-1)(도 3 참조), 제 2 연결 부재(84-2)(도 3 참조), 및 제 3 연결 부재(84-3)(도 4 참조)를 갖는다. 또한, 연결 부재(84)의 수는 상기 3개에 한정되는 것은 아니다.
도 6은 제 1 연결 부재(84-1)의 단면도이다. 도 7은 제 2 연결 부재(84-2)의 단면도이다. 도 8은 제 3 연결 부재(84-3)의 단면도이다. 각 연결 부재(84)는 상판 고정부(84a)와, 하판 고정부(84b)와, 연결부(84c)를 가져 구성된다.
상판 고정부(84a)는 상판(81)의 하방에 위치하는 평판으로 구성되어, 상판(81)과 볼트에 의해 체결된다. 하판 고정부(84b)는 하판(82)의 상방에 위치하는 평판으로 구성되어, 하판(82)과 볼트에 의해 체결된다. 연결부(84c)는 상판 고정부(84a) 및 하판 고정부(84b)와 일체적으로 구성되어 있고, 상판 고정부(84a)와 하판 고정부(84b)를 상하 방향으로 연결하고 있다.
연결부(84c)는 배터리 유닛(53)과 수평 방향(좌우 방향 또는 전후 방향)으로 간극을 개재해서 위치한다. 따라서, 연결 부재(84)는 배터리 유닛(53)으로부터 떨어져서 위치한다.
각 배터리 유닛(53)의 방열 효율을 높이는 관점에서는, 도 6∼도 8에 나타내는 바와 같이, 연결 부재(84)는 배터리 유닛(53)으로부터 떨어진 위치에서, 상판(81)과 하판(82)을 연결하는 것이 바람직하다.
또한, 복수의 배터리 유닛(53)을 상하 방향으로부터 끼우는 상판(81)과 하판(82)을 밸런스 좋게 연결하는 관점, 및 예를 들면 공장 등에 있어서, 복수의 배터리 유닛(53)을 상판(81) 및 하판(82)으로 끼운 일체물(고정 유닛)을 안정적으로 매달아 올리는 관점에서는, 복수의 배터리 유닛(53)의 주위 중 적어도 3개소에서, 상판(81)과 하판(82)이 연결 부재(84)에 의해 연결되는 것이 바람직하다. 이 구성을 실현하기 위해서는, 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 제 1 연결 부재(84-1), 제 2 연결 부재(84-2), 및 제 3 연결 부재(84-3)는 상방으로부터 보아, 복수의 배터리 유닛(53)을 둘러싸는 외주를 따라서, 서로 떨어져서 위치하는 것이 바람직하다.
또한, 상판(81)과 하판(82)을 3개의 연결 부재(84)로 밸런스 좋게 연결하고, 또한 복수의 배터리 유닛(53)의 전후 방향의 쓰러짐을 막는 관점에서는, 제 1 연결 부재(84-1), 제 2 연결 부재(84-2), 및 제 3 연결 부재(84-3)는 이하와 같이 하판(82) 상에 위치하는 것이 바람직하다.
즉, 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 제 1 연결 부재(84-1)는 복수의 배터리 유닛(53) 중, 가장 전방에 위치하는 제 1 배터리 유닛(53A)보다 전방에 위치하고, 제 2 연결 부재(84-2)는 제 1 연결 부재(84-1)보다 후방이고, 또한 이웃하는 2개 이상의 배터리 유닛(53)의 각 측면과 대향해서 위치하며, 제 3 연결 부재(84-3)는 제 2 연결 부재(84-2)보다 후방이고, 또한 제 1 연결 부재(84-1)와 복수의 배터리 유닛(53)(예를 들면, 제 1 배터리 유닛(53A)∼제 3 배터리 유닛(53C))을 개재해서 위치하는 것이 바람직하다.
본 실시형태에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이 하판(82) 상에서, 제 1 배터리 유닛(53A) 및 제 2 배터리 유닛(53B)과, 제 3 배터리 유닛(53C)은 일 방향(좌우 방향)으로 어긋나게 위치한다. 이 구성에 있어서, 제 2 연결 부재(84-2)(도 3 참조)는 하판(82) 상에서, 제 1 배터리 유닛(53A)의 우측면(53A-R) 및 제 2 배터리 유닛(53B)의 우측면(53B-R)과, 제 3 배터리 유닛(53C)의 전면(53C-F)의 양방과 이웃해서 위치한다. 또한, 상기 우측면(53A-R) 및 우측면(53B-R)과, 전면(53C-F)은 하판(82) 상에서 수직으로 교차하는 위치 관계에 있다.
또한, 본 실시형태에서는 하판(82) 상에서, 제 3 배터리 유닛(53C)과, 제 4 배터리 유닛(53D)은 좌우 방향으로 어긋나게 위치한다. 이 구성에 있어서, 제 3 연결 부재(84-3)(도 4 참조)는 하판(82) 상에서, 제 3 배터리 유닛(53C)의 후면(53C-B)과, 제 4 배터리 유닛(53D)의 좌측면(53D-L)의 양방과 이웃해서 위치한다. 또한, 상기 후면(53C-B)과 좌측면(53D-L)은 하판(82) 상에서 수직으로 교차하는 위치 관계에 있다.
본 실시형태와 같이, 이웃하는 2개의 배터리 유닛(53)이 하판(82) 상에서 일 방향(예를 들면, 좌우 방향)으로 서로 어긋나게 위치하는 구성에 있어서, 고정 기구(80)가 연결 부재(84)를 복수 갖는 경우, 하판(82) 상의 빈 영역(배터리 유닛(53)이 배치되는 영역을 제외한 잔여 영역)을 유효하게 활용하는 관점에서는, 복수의 연결 부재(84) 중 적어도 어느 하나는 하판(82) 상에서, 이하와 같이 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 복수의 연결 부재(84) 중 적어도 어느 하나는 하판(82) 상에서, 상방으로부터 보아, 일 방향으로 어긋나게 위치하는 2개의 배터리 유닛(53)의 서로 수직으로 교차하는 2면과 이웃해서 위치하는 것이 바람직하다.
본 실시형태의 고정 기구(80)는 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 위치 결정 부재(85)를 더 갖는다. 위치 결정 부재(85)는 하판(82) 상에 고정된다. 또한, 위치 결정 부재(85)는 하판(82) 상에서, 배터리 유닛(53) 중 어느 한 면의 바닥부와 접촉해서 위치한다.
예를 들면, 고정 기구(80)는 위치 결정 부재(85)로서, 제 1 위치 결정 부재(85-1), 제 2 위치 결정 부재(85-2), 제 3 위치 결정 부재(85-3), 제 4 위치 결정 부재(85-4), 제 5 위치 결정 부재(85-5), 제 6 위치 결정 부재(85-6), 제 7 위치 결정 부재(85-7), 제 8 위치 결정 부재(85-8), 및 제 9 위치 결정 부재(85-9)를 갖는다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 제 1 위치 결정 부재(85-1)는 하판(82) 상에서, 제 1 배터리 유닛(53A)의 전면(53A-F)의 바닥부와 접촉해서 위치한다. 제 2 위치 결정 부재(85-2)는 하판(82) 상에서, 제 3 배터리 유닛(53C)의 우측면(53C-R)의 바닥부와 접촉해서 위치한다. 제 3 위치 결정 부재(85-3)는 하판(82) 상에서, 제 4 배터리 유닛(53D)의 우측면(53D-R)의 바닥부와 접촉해서 위치한다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 제 4 위치 결정 부재(85-4) 및 제 5 위치 결정 부재(85-5)는 하판(82) 상에서, 제 4 배터리 유닛(53D)의 후면(53D-B)의 바닥부와 접촉해서 위치한다. 제 6 위치 결정 부재(85-6)는 하판(82) 상에서, 제 4 배터리 유닛(53D)의 좌측면(53D-L)의 바닥부와 접촉해서 위치한다. 제 7 위치 결정 부재(85-7)는 하판(82) 상에서, 제 3 배터리 유닛(53C)의 좌측면(53C-L)의 바닥부와 접촉해서 위치한다. 제 8 위치 결정 부재(85-8)는 하판(82) 상에서, 제 2 배터리 유닛(53B)의 좌측면(53B-L)의 바닥부와 접촉해서 위치한다. 제 9 위치 결정 부재(85-9)는 하판(82) 상에서, 제 1 배터리 유닛(53A)의 좌측면(53A-L)의 바닥부와 접촉해서 위치한다.
하판(82)에 대하여 배터리 유닛(53)이 위치가 어긋날 우려를 저감해서, 하판(82) 상의 적절한 위치에 배터리 유닛(53)을 (볼트 등에 의해) 고정시키는 관점에서는, 고정 기구(80)는 상술의 위치 결정 부재(85)를 갖는 것이 바람직하다.
도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는 상판(81) 상에 상술의 정션 박스(65)가 배치되어 있다. 정션 박스(65)는 전장품의 일종이다. 상판(81)의 상방의 공간을 유효하게 활용하는 관점에서는, 전장품은 상판(81)에 배치되는 것, 환언하면 유압 셔블(1)이 상판(81)에 배치되는 전장품을 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 상판(81)에 배치되는 전장품은 상기 정션 박스(65)에 한정되지는 않고, PDU(64) 등의 다른 전장품이어도 좋다.
〔4. 부기〕
본 실시형태에서 설명한 유압 셔블(1)은 이하의 부기에 나타내는 전동식 작업 기계라고 표현할 수도 있다.
부기(1)의 전동식 작업 기계는,
전동 모터와,
기체 프레임과,
상기 전동 모터를 구동하기 위한 전력을 축적하는 배터리 유닛과,
상기 배터리 유닛을 상기 기체 프레임에 고정시키는 고정 기구를 구비하고,
상기 고정 기구는,
상기 배터리 유닛을 상하 방향으로부터 끼우는 상판 및 하판과,
상기 하판을 상기 기체 프레임 상에 지지하는 지지부를 갖는다.
부기(2)의 전동식 작업 기계는 부기(1)에 기재된 전동식 작업 기계에 있어서,
상기 지지부는 방진 부재를 포함한다.
부기(3)의 전동식 작업 기계는 부기(1) 또는 부기(2)에 기재된 전동식 작업 기계에 있어서,
상기 배터리 유닛의 상면은 상기 상판에 접촉해서 고정되고,
상기 배터리 유닛의 하면은 상기 하판에 접촉해서 고정된다.
부기(4)의 전동식 작업 기계는 부기(1) 내지 부기(3) 중 어느 하나에 기재된 전동식 작업 기계에 있어서,
상기 고정 기구는 연결 부재를 갖고,
상기 연결 부재는 상기 상판과 상기 하판을 연결한다.
부기(5)의 전동식 작업 기계는 부기(4)에 기재된 전동식 작업 기계에 있어서,
상기 연결 부재는 상기 배터리 유닛으로부터 떨어진 위치에서, 상기 상판과 상기 하판을 연결한다.
부기(6)의 전동식 작업 기계는 부기(4) 또는 부기(5)에 기재된 전동식 작업 기계에 있어서,
상기 상판 및 상기 하판은 복수의 상기 배터리 유닛을 상기 상하 방향으로부터 끼우고,
복수의 상기 배터리 유닛은 상기 하판 상에서 일 방향으로 평행하게 위치함과 아울러, 상기 일 방향과 수직인 방향으로 나란히 위치하고,
복수의 상기 배터리 유닛 중 적어도 1개는 상기 하판 상에서 다른 배터리 유닛과 상기 일 방향으로 서로 어긋나게 위치하고,
상기 고정 기구는 상기 연결 부재를 복수 가지며,
복수의 상기 연결 부재 중 적어도 어느 하나는 상기 하판 상에서 상방으로부터 보아, 상기 일 방향으로 어긋나게 위치하는 2개의 배터리 유닛의 서로 수직으로 교차하는 2면과 이웃해서 위치한다.
부기(7)의 전동식 작업 기계는 부기(6)에 기재된 전동식 작업 기계에 있어서,
상기 고정 기구는 상기 연결 부재로서, 제 1 연결 부재, 제 2 연결 부재, 및 제 3 연결 부재를 갖고,
상기 제 1 연결 부재, 상기 제 2 연결 부재, 및 상기 제 3 연결 부재는 상방으로부터 보아, 복수의 상기 배터리 유닛을 둘러싸는 외주를 따라서, 서로 떨어져서 위치한다.
부기(8)의 전동식 작업 기계는 부기(7)에 기재된 전동식 작업 기계에 있어서,
복수의 상기 배터리 유닛은 상기 하판 상에서 상기 일 방향으로서의 좌우 방향으로 평행하게 위치함과 아울러, 상기 일 방향과 수직인 전후 방향으로 나란히 위치하고,
상기 제 1 연결 부재는 복수의 상기 배터리 유닛 중, 가장 전방에 위치하는 배터리 유닛보다 전방에 위치하고,
상기 제 2 연결 부재는 상기 제 1 연결 부재보다 후방이고, 또한 이웃하는 2개 이상의 배터리 유닛의 각 측면과 대향해서 위치하며,
상기 제 3 연결 부재는 상기 제 2 연결 부재보다 후방이고, 또한 상기 제 1 연결 부재와 복수의 상기 배터리 유닛을 개재해서 위치한다.
부기(9)의 전동식 작업 기계는 부기(1) 내지 부기(8) 중 어느 하나에 기재된 전동식 작업 기계에 있어서,
상기 고정 기구는 상기 하판 상에 고정되는 위치 결정 부재를 더 갖고,
상기 위치 결정 부재는 상기 하판 상에서, 상기 배터리 유닛 중 어느 한 면의 바닥부와 접촉해서 위치한다.
부기(10)의 전동식 작업 기계는 부기(1) 내지 부기(9) 중 어느 하나에 기재된 전동식 작업 기계에 있어서,
상기 상판에 배치되는 전장품을 더 구비한다.
〔5. 보충〕
본 실시형태에서는, 각 배터리 유닛(53)의 크기(예를 들면, 일 방향의 길이)는 모두 같다고 했지만, 일부에 크기가 상이한 배터리 유닛(53)을 이용해도 좋다.
이상에서는, 전동식 작업 기계로서, 건설 기계인 유압 셔블(1)을 예를 들어서 설명했지만, 전동식 작업 기계는 유압 셔블(1)에 한정되지 않고, 휠로더 등의 다른 건설 기계여도 좋다. 또한, 전동식 작업 기계는 콤바인, 트랙터 등의 농업 기계여도 좋다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명의 범위는 이것에 한정되는 것은 아니며, 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 확장 또는 변경해서 실시할 수 있다.
본 발명은, 예를 들면 건설 기계, 농업 기계 등의 작업 기계에 이용 가능하다.
1: 유압 셔블(전동식 작업 기계)
42: 선회 프레임(기체 프레임)
53: 배터리 유닛
53A: 제 1 배터리 유닛(배터리 유닛)
53B: 제 2 배터리 유닛(배터리 유닛)
53C: 제 3 배터리 유닛(배터리 유닛)
53D: 제 4 배터리 유닛(배터리 유닛)
53S1: 상면 53S2: 하면
61: 전동 모터 65: 정션 박스(전장품)
80: 고정 기구 81: 상판
82: 하판 83: 지지부
83a: 방진 부재 84: 연결 부재
84-1: 제 1 연결 부재
84-2: 제 2 연결 부재
84-3: 제 3 연결 부재
85: 위치 결정 부재
85-1: 제 1 위치 결정 부재
85-2: 제 2 위치 결정 부재
85-3: 제 3 위치 결정 부재
85-4: 제 4 위치 결정 부재
85-5: 제 5 위치 결정 부재
85-6: 제 6 위치 결정 부재
85-7: 제 7 위치 결정 부재
85-8: 제 8 위치 결정 부재
85-9: 제 9 위치 결정 부재

Claims (10)

  1. 전동 모터와,
    기체 프레임과,
    상기 전동 모터를 구동하기 위한 전력을 축적하는 배터리 유닛과,
    상기 배터리 유닛을 상기 기체 프레임에 고정시키는 고정 기구를 구비하고,
    상기 고정 기구는,
    상기 배터리 유닛을 상하 방향으로부터 끼우는 상판 및 하판과,
    상기 하판을 상기 기체 프레임 상에 지지하는 지지부를 갖는 전동식 작업 기계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부는 방진 부재를 포함하는 전동식 작업 기계.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 유닛의 상면은 상기 상판에 접촉해서 고정되고,
    상기 배터리 유닛의 하면은 상기 하판에 접촉해서 고정되는 전동식 작업 기계.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 기구는 연결 부재를 갖고,
    상기 연결 부재는 상기 상판과 상기 하판을 연결하는 전동식 작업 기계.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 연결 부재는 상기 배터리 유닛으로부터 떨어진 위치에서, 상기 상판과 상기 하판을 연결하는 전동식 작업 기계.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 상판 및 상기 하판은 복수의 상기 배터리 유닛을 상기 상하 방향으로부터 끼우고,
    복수의 상기 배터리 유닛은 상기 하판 상에서 일 방향으로 평행하게 위치함과 아울러, 상기 일 방향과 수직인 방향으로 나란히 위치하고,
    복수의 상기 배터리 유닛 중 적어도 1개는 상기 하판 상에서 다른 배터리 유닛과 상기 일 방향으로 서로 어긋나게 위치하고,
    상기 고정 기구는 상기 연결 부재를 복수 가지며,
    복수의 상기 연결 부재 중 적어도 어느 하나는 상기 하판 상에서 상방으로부터 보아, 상기 일 방향으로 어긋나게 위치하는 2개의 배터리 유닛의 서로 수직으로 교차하는 2면과 이웃해서 위치하는 전동식 작업 기계.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 고정 기구는 상기 연결 부재로서, 제 1 연결 부재, 제 2 연결 부재, 및 제 3 연결 부재를 갖고,
    상기 제 1 연결 부재, 상기 제 2 연결 부재, 및 상기 제 3 연결 부재는 상방으로부터 보아, 복수의 상기 배터리 유닛을 둘러싸는 외주를 따라서, 서로 떨어져서 위치하는 전동식 작업 기계.
  8. 제 7 항에 있어서,
    복수의 상기 배터리 유닛은 상기 하판 상에서 상기 일 방향으로서의 좌우 방향으로 평행하게 위치함과 아울러, 상기 일 방향과 수직인 전후 방향으로 나란히 위치하고,
    상기 제 1 연결 부재는 복수의 상기 배터리 유닛 중, 가장 전방에 위치하는 배터리 유닛보다 전방에 위치하고,
    상기 제 2 연결 부재는 상기 제 1 연결 부재보다 후방이고, 또한 이웃하는 2개 이상의 배터리 유닛의 각 측면과 대향해서 위치하며,
    상기 제 3 연결 부재는 상기 제 2 연결 부재보다 후방이고, 또한 상기 제 1 연결 부재와 복수의 상기 배터리 유닛을 개재해서 위치하는 전동식 작업 기계.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 기구는 상기 하판 상에 고정되는 위치 결정 부재를 더 갖고,
    상기 위치 결정 부재는 상기 하판 상에서, 상기 배터리 유닛 중 어느 한 면의 바닥부와 접촉해서 위치하는 전동식 작업 기계.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상판에 배치되는 전장품을 더 구비하는 전동식 작업 기계.
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