KR20230150725A - 전동식 작업 기계 - Google Patents

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KR20230150725A
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코타로 노무라
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얀마 홀딩스 주식회사
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Abstract

(과제) 복수의 배터리 유닛 및 전동 모터를 포함하는 구성 부품의 레이아웃의 자유도를 증대시킬 수 있는 전동식 작업 기계를 제공한다.
(해결 수단) 전동식 작업 기계로서의 유압 셔블은 전동 모터와, 전동 모터를 구동시키기 위한 전력을 비축하는 복수의 배터리 유닛과, 전동 모터 및 복수의 배터리 유닛이 탑재되는 기체 프레임을 구비한다. 복수의 배터리 유닛은 기체 프레임에 있어서, 일방향으로 평행하게 위치함과 아울러, 일방향과 수직인 방향으로 늘어서서 위치한다. 복수의 배터리 유닛 중 적어도 2개는 일방향에 있어서 서로 어긋나서 위치하는 단부를 각각 갖는다.

Description

전동식 작업 기계{ELECTRIC WORKING MACHINE}
본 발명은 전동식 작업 기계에 관한 것이다.
종래, 전동 모터를 구비한 선회 작업기가 제안되어 있다. 전동 모터는 배터리 유닛으로부터 공급되는 전력에 의해 구동된다. 예를 들면 특허문헌 1에서는, 선회대의 후방부에, 2개의 배터리 유닛과 전동 모터를 좌우 방향으로 늘어놓아서 배치하는 선회 작업기가 개시되어 있다.
일본 특허공개 2021-080708호 공보
선회 작업기에서는, 선회 시의 후방의 안전을 확보하기 위해서, 선회대(기체 프레임)의 가장자리부(특히 기체 후단부)가 선회 시에 차폭으로부터 될 수 있는 한 비어져 나오지 않는 것이 바람직하다. 이것 때문에, 기체 프레임의 기체 후단부를 포함하는 가장자리부의 외형은 상방으로부터 보아서 원호상이 되는 것이 일반적이다. 이 점에서, 특허문헌 1에서는, 같은 크기의 2개의 배터리 유닛과, 전동 모터를 좌우 방향으로 늘어놓아서 배치하기 때문에, 기체 프레임의 가장자리부가 각진 형상이 되고, 선회 시에 기체 후단부가 차폭으로부터 비어져 나와 버리는 것이 우려된다.
또한, 소형의 선회 작업기에서는, 차폭이 좁다. 이것 때문에, 복수의 배터리 유닛과 전동 모터를 좌우 방향으로 늘어놓아서 배치하는 구성에서는, 차폭이 좁은 선회 작업기를 구성하는 것이 곤란해진다.
따라서, 복수의 배터리 유닛과 전동 모터를 기체 프레임에 탑재하는 구성에서는, 기체 프레임의 가장자리부를 원호상으로 형성하는 것을 가능하게 하는 점, 및 차폭이 좁은 선회 작업기를 실현하는 것을 가능하게 하는 점을 감안해서, 복수의 배터리 유닛 및 전동 모터를 포함하는 구성 부품의 레이아웃의 자유도를 증대시키는 것이 요구된다.
본 발명은 상기된 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 그 목적은 복수의 배터리 유닛 및 전동 모터를 포함하는 구성 부품의 레이아웃의 자유도를 증대시킬 수 있는 전동식 작업 기계를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일측면에 의한 전동식 작업 기계는 전동 모터와, 상기 전동 모터를 구동시키기 위한 전력을 비축하는 복수의 배터리 유닛과, 상기 전동 모터 및 상기 복수의 배터리 유닛이 탑재되는 기체 프레임을 구비하고, 상기 복수의 배터리 유닛은 상기 기체 프레임에 있어서, 일방향으로 평행하게 위치함과 아울러, 상기 일방향과 수직인 방향으로 늘어서서 위치하고, 상기 복수의 배터리 유닛 중 적어도 2개는 상기 일방향에 있어서 서로 어긋나서 위치하는 단부를 각각 갖는다.
상기된 구성에 의하면, 복수의 배터리 유닛 및 전동 모터를 포함하는 구성 부품의 레이아웃의 자유도를 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시의 일형태에 의한 전동식 작업 기계의 일례인 유압 셔블의 개략의 구성을 나타내는 측면도이다.
도 2는 상기 유압 셔블의 전기계 및 유압계의 구성을 모식적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은 상기 유압 셔블의 기관실 내를 비스듬히 전방으로부터 보았을 때의 사시도이다.
도 4는 상기 기관실 내를 비스듬히 후방으로부터 보았을 때의 사시도이다.
도 5는 하판 상에서의 배터리 유닛의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 6은 상기 배터리 유닛의 다른 배치를 모식적으로 나타내는 측면도이다.
도 7은 하판 상에서의 상기 배터리 유닛의 배치와, 캐빈의 도어의 개방 상태에서의 위치를 아울러 나타내는 평면도이다.
도 8은 상기 배터리 유닛의 다른 구성을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
본 발명의 실시형태에 대해서, 도면에 기반해서 설명하면, 이하와 같다.
〔1. 전동식 작업 기계〕
도 1은 본 실시형태의 전동식 작업 기계의 일례인 유압 셔블(전동 셔블)(1)의 개략의 구성을 나타내는 측면도이다. 유압 셔블(1)은 하부 주행체(2)와, 작업기(3)와, 상부 선회체(4)를 구비한다.
여기에서, 방향을 이하와 같이 정의한다. 상부 선회체(4)의 운전 좌석(41a)에 착좌한 오퍼레이터(조종자, 운전수)가 정면을 향하는 방향을 전방으로 하고, 그 역방향을 후방으로 한다. 따라서, 하부 주행체(2)에 대해서 상부 선회체(4)가 비선회 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 보아서 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 하고, 하류측을 「하」로 한다. 도면에서는, 하부 주행체(2)에 대해서 상부 선회체(4)가 비선회 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 구동시킴으로써, 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 독립해서 구동시킴으로써, 토사 등의 굴삭 작업을 행할 수 있다.
붐(31)은 붐 실린더(31a)에 의해서 회동된다. 붐 실린더(31a)는 기단부가 상부 선회체(4)의 전방부에 지지되어서, 신축 가능하게 가동한다. 암(32)은 암 실린더(32a)에 의해서 회동된다. 암 실린더(32a)는 기단부가 붐(31)의 선단부에 지지되어서, 신축 가능하게 가동한다. 버킷(33)은 버킷 실린더(33a)에 의해서 회동된다. 버킷 실린더(33a)는 기단부가 암(32)의 선단부에 지지되어서, 신축 가능하게 가동한다. 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 대해서 선회 베어링(도시하지 않음)을 개재해서 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 개재해서 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 의해서 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(壓油))를 공급한다. 유압 펌프(71)로부터 작동유가 공급되어서 구동되는 유압 모터 및 유압 실린더를 아울러서 유압 액추에이터(73)(도 2 참조)라고 부른다.
조종부(41)는 선회 프레임(42)에 설치된다. 조종부(41)에는, 운전 좌석(41a)이 배치된다. 운전 좌석(41a)의 주위에는, 각종의 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.
조종부(41)는 캐빈(41c)을 갖는다. 캐빈(41c)은 운전 좌석(41a)을 덮는다. 이것에 의해, 운전 좌석(41a)에 착좌한 오퍼레이터를 유압 셔블(1)의 전도 시 또는 악천후로부터 보호할 수 있다. 이렇게, 유압 셔블(1)은 조종부(41)를 구비한다. 그리고, 조종부(41)는 운전 좌석(41a)과, 캐빈(41c)을 갖는다.
캐빈(41c)은 도어(41d)를 갖는다. 도어(41d)는 회동축(41d1)을 갖는다. 회동축(41d1)은 평판상의 선회 프레임(42)과 교차하는 방향으로 연장된다. 본 실시형태에서는, 회동축(41d1)은 상하 방향으로 연장된다. 회동축(41d1)을 중심으로 도어(41d)를 회동시켜, 개폐함으로써, 오퍼레이터는 운전 좌석(41a)에 대해서 승강할 수 있다. 또한, 도어(41d)는 1매 구성이어도 좋고, 2매 구성이어도 좋다. 2매 구성의 도어의 경우, 각 도어끼리는 힌지를 개재해서 회동 가능하게 연결된다.
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 리튬이온 배터리 유닛으로 구성되어서, 전동 모터(61)를 구동시키기 위한 전력을 비축한다. 배터리 유닛(53)은 복수의 배터리를 유닛화해서 구성되어도 좋고, 단일의 배터리 셀로 구성되어도 좋다. 본 실시형태에서는, 상기된 전동 모터(61) 및 복수의 배터리 유닛(53)이 선회 프레임(42)에 탑재된다.
또한, 상부 선회체(4)에는, 도시하지 않은 급전구가 형성된다. 상기된 급전구와, 외부 전원인 상용 전원(51)은 급전 케이블(52)을 개재해서 접속된다. 이것에 의해, 배터리 유닛(53)을 충전할 수 있다.
상부 선회체(4)에는, 납 배터리(54)가 추가로 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), 송풍 팬(도시 생략) 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 구성되어서, 유압 셔블(1)의 각 부의 전기적인 제어를 행한다.
전동 모터(61)는 배터리 유닛(53)으로부터, 정션 박스(65) 및 인버터(63)를 개재해서 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 개재해서 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 기반해서 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 포함해서 구성된다. 상기한 충전기(62)로부터 출력되는 전압은 정션 박스(65) 및 PDU(64)를 개재해서 배터리 유닛(53)에 공급된다. 또한, 배터리 유닛(53)으로부터 출력되는 전압은 PDU(64) 및 정션 박스(65)를 개재해서 인버터(63)에 공급된다.
DC-DC 컨버터(66)는 배터리 유닛(53)으로부터 정션 박스(65)를 개재해서 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), 송풍 팬 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 개재해서 유압 액추에이터(73)에 공급된다. 이것에 의해, 유압 액추에이터(73)가 구동된다. 컨트롤 밸브(72)는 유압 액추에이터(73)에 공급되는 작동유의 흐름의 방향 및 유량을 제어하는 방향 스위칭 밸브이다.
〔3. 배터리 유닛의 고정 및 배치에 대해서〕
다음으로, 상기한 배터리 유닛(53)의 고정 기구에 대해서 설명한다. 도 3은 유압 셔블(1)의 기관실(44) 내를 비스듬히 전방으로부터 보았을 때의 사시도이다. 도 4는 기관실(44) 내를 비스듬히 후방으로부터 보았을 때의 사시도이다. 이것들의 도면에 나타내는 바와 같이, 유압 셔블(1)은 고정 기구(80)를 구비한다. 고정 기구(80)는 복수의 배터리 유닛(53)을 선회 프레임(42)에 고정하는 기구이다.
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. 지지부(83)는 하판(82)을 선회 프레임(42) 상에 지지한다. 지지부(83)는 선회 프레임(42) 상에 예를 들면 3개 설치되지만, 지지부(83)의 개수는 상기된 3개에는 특별히 한정되지 않는다. 지지부(83)는 방진 부재(83a)를 포함해서 구성된다. 방진 부재(83a)로서는, 예를 들면, 방진 고무, 스테이, 하우징 등을 조합시킨 방진 구조체를 사용할 수 있다.
고정 기구(80)는 연결 부재(84)를 추가로 갖는다. 연결 부재(84)는 상판(81)및 하판(82)에 볼트 등에 의해서 연결된다. 이것에 의해, 상판(81)과 하판(82)이 연결 부재(84)를 개재해서 연결된다. 본 실시형태에서는, 연결 부재(84)는 3개 설치되지만, 연결 부재(84)의 수는 특별히 한정되지 않는다.
또한, 고정 기구(80)는 위치 결정 부재(85)를 추가로 갖는다. 위치 결정 부재(85)는 하판(82)에 (예를 들면 볼트에 의해서) 고정됨과 아울러, 복수의 배터리 유닛(53) 중 어느 하나의 저부와 접촉해서 위치한다. 위치 결정 부재(85)에 의해, 하판(82)에 대해서 배터리 유닛(53)이 위치가 어긋날 우려가 저감된다.
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 접속되어서 1개의 페어를 구성하고, 나머지의 2개의 배터리 유닛(53)도 직렬로 접속되어서 1개의 페어를 구성한다. 그리고, 각 페어끼리는 병렬로 접속된다. 또한, 4개의 배터리 유닛의 접속 방식은 상기된 예에는 한정되지 않는다. 또한, 배터리 유닛(53)의 수는 상기된 4개에는 한정되지 않는다.
본 실시형태에서는, 복수의 배터리 유닛(53)은 선회 프레임(42)에 있어서(하판(82) 상에서), 일방향으로 평행하게 위치함과 아울러, 일방향과 수직인 방향으로 늘어서서 위치한다. 예를 들면, 복수의 배터리 유닛(53)은 선회 프레임(42)에 있어서, 상기 일방향으로서의 좌우 방향으로 평행하게 위치함과 아울러, 상기 일방향과 수직인 전후 방향으로 늘어서서 위치한다.
여기에서, 상기 4개의 배터리 유닛(53)을 특별히 구별할 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 우방향으로 어긋나서 배치된다. 제 4 배터리 유닛(53D)은 하판(82)상에서, 제 3 배터리 유닛(53C)보다 더 우방향으로 어긋나서 배치된다.
이러한 각 배터리 유닛(53)의 위치 관계로부터, 다음을 말할 수 있다. 즉, 4개의 배터리 유닛(53) 중, 제 2 배터리 유닛(53B), 제 3 배터리 유닛(53C), 및 제 4 배터리 유닛(53D)은 일방향(예를 들면 좌우 방향)에 있어서 서로 어긋나서 위치 하는 측단부(53B1, 53C1, 및 53D1)를 각각 갖는다.
또한, 일방향에 있어서 서로 어긋나서 위치하는 측단부를 갖는 배터리 유닛(53)의 수는 상기된 3개(제 2 배터리 유닛(53B), 제 3 배터리 유닛(53C), 제 4 배터리 유닛(53D))에는 한정되지 않고, 2개뿐이어도 좋고, 4개 이상이어도 좋다. 이상을 정리하면, 본 실시형태에서는, 적어도 2개의 배터리 유닛(53)은 일방향에 있어서 서로 어긋나서 위치하는 단부를 각각 갖는다,라고 말할 수 있다. 특히, 적어도 2개의 배터리 유닛(53)은 상기된 단부로서, 좌우 방향에 있어서 서로 어긋나서 위치 하는 측단부(예를 들면 53C1, 53D1)를 각각 갖는다,라고 말할 수 있다.
상기한 각 배터리 유닛(53)의 배치에 의하면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 선회 프레임(42)의 가장자리부(42a)를 상방으로부터 보아서 원호상으로 형성했을 경우라도, 그 원호상의 가장자리부(42a)를 거의 따르도록, 각 배터리 유닛(53)을 배치할 수 있다. 그리고, 선회 프레임(42)의 빈 스페이스(예를 들면 제 1 배터리 유닛(53A) 및 제 2 배터리 유닛(53B)의 우측)에 전동 모터(61)(도 2 참조)를 배치할 수 있다. 따라서, 복수의 배터리 유닛 및 전동 모터를 좌우 방향으로 순서대로 늘어놓는 종래의 구성과 같이, 가장자리부가 각진 형상이 되는 것이 회피된다. 따라서, 선회 시에 선회 프레임(42)의 가장자리부(42a)(특히 도 5의 기체 후단부(42E))가 차폭으로부터 비어져 나올 우려를 저감할 수 있다.
도 6은 복수의 배터리 유닛(53)의 다른 배치를 모식적으로 나타내는 측면도이다. 동 도면에 나타내는 바와 같이, 복수의 배터리 유닛(53)은 선회 프레임(42)에 있어서(하판(82) 상에서), 일방향으로서의 전후 방향으로 평행하게 위치함과 아울러, 일방향과 수직인 상하 방향으로 늘어서서 위치해도 좋다. 예를 들면, 동 도면에서는, 제 1 배터리 유닛(53A), 제 2 배터리 유닛(53B), 제 3 배터리 유닛(53C), 및 제 4 배터리 유닛(53D)을 하방으로부터 상방을 향해서 이 순서로 쌓아 올린 예를 나타내고 있다.
제 1 배터리 유닛(53A)의 후단부(53A2)와, 제 2 배터리 유닛(53B)의 후단부(53B2)는 전후 방향에 있어서 같은 위치에 모여 있다. 또한, 제 3 배터리 유닛(53C)의 후단부(53C2)는 제 2 배터리 유닛(53B)의 후단부(53B2)보다 후방으로 어긋나서 위치한다. 제 4 배터리 유닛(53D)의 후단부(53D2)는 제 3 배터리 유닛(53C)의 후단부(53C2)보다 더 후방으로 어긋나서 위치한다. 이러한 각 배터리 유닛(53)의 배치에서는, 최상위의 제 4 배터리 유닛(53D)과, 그 하방의 선회 프레임(42)의 사이에 전동 모터(61)를 배치하는 레이아웃을 실현할 수 있다. 이것에 의해, 복수의 배터리 유닛(53) 및 전동 모터(61)를 좌우 방향으로 늘어놓아서 배치하는 종래의 구성에 비해서, 차폭을 좁게 할 수 있다.
이렇게, 복수의 배터리 유닛(53) 중 적어도 2개가 일방향(좌우 방향 또는 전후 방향)에 있어서 서로 어긋나서 위치하는 단부(예를 들면 도 5의 측단부(53C1 및 53D1), 또는 도 6의 후단부(53C2 및 53D2))를 각각 가짐으로써, 복수의 배터리 유닛(53) 및 전동 모터(61)를 포함하는 구성 부품의 여러가지 레이아웃을 실현할 수 있다. 그 결과, 구성 부품의 레이아웃의 자유도를 증대시킬 수 있다.
도 3 내지 도 5에서 나타낸 구성, 즉, 복수의 배터리 유닛(53)이 선회 프레임(42)에 있어서, 좌우 방향으로 평행하게 위치함과 아울러, 전후 방향으로 늘어서서 위치하고, 적어도 2개의 배터리 유닛(53)이 좌우 방향에 있어서 서로 어긋나서 위치하는 측단부(예를 들면 53C1, 53D1)를 각각 갖는 구성에 있어서, 선회 프레임(42)의 원호상의 가장자리부(42a)를 따르도록 각 배터리 유닛(53)의 배치를 용이하게 실현하는 관점에서는, 단부가 일방향으로 어긋나서 위치하는 적어도 2개의 배터리 유닛(53)은 이하와 같이 위치하는 것이 바람직하다. 즉, n을 2 이상의 정수로 하고, 상기 적어도 2개의 배터리 유닛(53)의 개수를 n개라고 했을 때, 상기 적어도 2개의 배터리 유닛(53)은 선회 프레임(42)에 있어서, 최후미측으로부터 전방을 향해서 n번째까지 늘어서서 위치한다.
또한, 본 실시형태에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 선회 프레임(42)은 가장자리부(42a)를 갖고, 가장자리부(42a)는 상방으로부터 보아서, 선회 프레임(42)의 기체 후단부(42E)로부터 전방을 향함에 따라서, 좌우 방향의 폭이 넓어지는 형상(원호상의 형상)을 갖는다.
선회 프레임(42)에 있어서, 가장자리부(42a)의 원호상의 형상에 맞춰서 복수의 배터리 유닛(53)을 효율적으로(스페이스를 유효활용해서) 쌓는 관점, 특히, 선회 시에 차폭으로부터의 가장자리부(42a)의 돌출폭이 작은, 후방 소선회형의 유압 셔블(1)에 있어서, 선회 프레임(42)의 한정된 스페이스에 복수의 배터리 유닛(53)을 효율적으로 쌓는 관점에서는, 측단부가 좌우 방향으로 어긋나서 위치하는 상기 적어도 2개의 배터리 유닛(53)은 이하와 같이 위치하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 적어도 2개의 배터리 유닛(53)에 있어서, 상대적으로 전방에 위치하는 배터리 유닛의 측단부(예를 들면 제 3 배터리 유닛(53C)의 측단부(53C1))는 상대적으로 후방에 위치하는 배터리 유닛의 측단부(예를 들면 제 4 배터리 유닛(53D)의 측단부(53D1))에 대해서, 좌우 방향에 있어서 가장자리부(42a)에 가까워지는 측으로 어긋나서 위치한다.
또한, 측단부가 좌우 방향으로 어긋나서 위치하는 상기 적어도 2개의 배터리 유닛(53)을 후방 배터리 유닛(53RR)이라고 했을 때, 복수의 배터리 유닛(53)은 후방 배터리 유닛(53RR)보다 전방에 위치하는 적어도 2개의 전방 배터리 유닛(53FF)을 갖고 있어도 좋다. 예를 들면, 제 3 배터리 유닛(53C) 및 제 4 배터리 유닛(53D)을 후방 배터리 유닛(53RR)이라고 했을 때, 제 1 배터리 유닛(53A) 및 제 2 배터리 유닛(53B)이 전방 배터리 유닛(53FF)이 된다. 또한, 전방 배터리 유닛(53FF)은 3개 이상이어도 좋다.
도 7은 도 5의 평면도에, 캐빈(41c)(도 1 참조)의 도어(41d)의 개방 상태에서의 위치를 아울러 나타낸 것이다. 상방으로부터 보아서, 전방 배터리 유닛(53FF)의 측단부(예를 들면 (53A1, 53B1))와 선회 프레임(42)의 가장자리부(42a)의 사이에 스페이스(S)가 확보되면, 이 스페이스(S)에, 개방 상태의 도어(41d)를 위치시킬 수 있다. 게다가, 도어(41d)의 회동축(41d1)과는 반대측의 단부(41dd)를 배터리 유닛(53)의 측방에 위치하는 보닛(Bo)에, 지그 등에 의해 부착할 수 있어서, 도어(41d)가 개방 상태에서 덜렁거리는 것을 회피할 수 있다. 또한, 도 7에서는, 도어(41d)가 1매 구성인 경우를 나타내고 있지만, 도어(41d)가 2매 구성일 경우는 도 7에 있어서 일점 쇄선으로 나타낸 도어(41d)가 절곡되어서 나타내어질 뿐이다.
이렇게, 상방으로부터 보아서, 전방 배터리 유닛(53FF)의 측단부와 선회 프레임(42)의 가장자리부(42a)의 사이에 스페이스(S)를 확보하고, 이 스페이스(S)를 유효활용하는 관점에서는, 적어도 2개의 전방 배터리 유닛(53FF)은 이하와 같이 위치하는 것이 바람직하다. 즉, 적어도 2개의 전방 배터리 유닛(53FF)에 있어서, 상대적으로 전방에 위치하는 배터리 유닛의 측단부(예를 들면 제 1 배터리 유닛(53A)의 측단부(53A1))는 상대적으로 후방에 위치하는 배터리 유닛의 측단부(예를 들면 제 2 배터리 유닛(53B)의 측단부(53B1))와, 좌우 방향에 있어서 동일 위치에 위치한다.
특히, 상기 스페이스(S)를 확실하게 확보하는 점에서는, 좌우 방향에 있어서, 도어(41d)의 회동축(41d1)이 적어도 2개의 전방 배터리 유닛의 측단부(예를 들면 제 1 배터리 유닛(53A)의 측단부(53A1), 제 2 배터리 유닛(53B)의 측단부(53B1))와, 보닛(Bo)을 개재해서 떨어져서 위치하는 것이 바람직하다.
그런데, 도 6에서 나타낸 바와 같이, 복수의 배터리 유닛(53)이 선회 프레임(42)에 있어서, 일방향으로서의 전후 방향으로 평행하게 위치함과 아울러, 일방향과 수직인 상하 방향으로 늘어서서 위치하는 구성에서는, 전동 모터(61)의 배치 스페이스를 확보하는 관점에서, 복수의 배터리 유닛(53)의 적어도 2개(예를 들면 제 3 배터리 유닛(53C), 제 4 배터리 유닛(53D))는 일방향(전후 방향)의 단부로서, 전후 방향에 있어서 서로 어긋나서 위치하는 후단부(예를 들면 후단부(53C2, 53D2))를 각각 갖는 것이 바람직하다.
이 때, 유압 셔블(1)의 차폭을 확실하게 좁게 해서, 후방 소선회형의 유압 셔블(1)을 용이하게 실현하는 관점에서는, 전동 모터(61)는 후단부가 가장 후방에 위치하는 배터리 유닛(예를 들면 제 4 배터리 유닛(53D))과, 선회 프레임(42)의 사이에 위치하는 것이 바람직하다.
이상에서는, 복수의 배터리 유닛(53)은 모두, 일방향의 길이가 같을 경우에 대해서 설명했지만, 이 구성에는 한정되지 않는다. 도 8은 배터리 유닛(53)의 다른 구성을 모식적으로 나타내는 평면도이다. 동 도면에 나타내는 바와 같이, 복수의 배터리 유닛(53)은 일방향(예를 들면 좌우 방향)의 길이가 다른 배터리 유닛(53)(예를 들면 제 1 배터리 유닛(53A), 제 2 배터리 유닛(53B))과는 다른 배터리 유닛(53)(예를 들면 제 3 배터리 유닛(53C) 및 제 4 배터리 유닛(53D))을 갖고 있어도 좋다. 또한, 일방향의 길이가 다른 배터리 유닛(53)은 1개여도 좋고, 모두여도 좋다. 즉, 복수의 배터리 유닛(53) 중 적어도 일부는 일방향의 길이가 달라도 좋다. 이 경우라도, 복수의 배터리 유닛(53) 중 적어도 2개가 일방향에 있어서 서로 어긋나서 위치하는 단부(예를 들면 측단부(53C1, 53D1))를 각각 갖는 구성을 실현할 수 있다.
〔4. 부기〕
본 실시형태에서 설명한 유압 셔블(1)은 이하의 부기에 나타내는 전동식 작업 기계로 표현할 수도 있다.
부기(1)의 전동식 작업 기계는,
전동 모터와,
상기 전동 모터를 구동시키기 위한 전력을 비축하는 복수의 배터리 유닛과,
상기 전동 모터 및 상기 복수의 배터리 유닛이 탑재되는 기체 프레임을 구비하고,
상기 복수의 배터리 유닛은 상기 기체 프레임에 있어서, 일방향으로 평행하게 위치함과 아울러, 상기 일방향과 수직인 방향으로 늘어서서 위치하고,
상기 복수의 배터리 유닛 중 적어도 2개는 상기 일방향에 있어서 서로 어긋나서 위치하는 단부를 각각 갖는다.
부기(2)의 전동식 작업 기계는 부기(1)의 전동식 작업 기계에 있어서,
상기 복수의 배터리 유닛은 상기 기체 프레임에 있어서, 상기 일방향으로서의 좌우 방향으로 평행하게 위치함과 아울러, 상기 일방향과 수직인 전후 방향으로 늘어서서 위치하고,
상기 적어도 2개의 배터리 유닛은 상기 단부로서, 상기 좌우 방향에 있어서 서로 어긋나서 위치하는 측단부를 각각 갖는다.
부기(3)의 전동식 작업 기계는 부기(2)의 전동식 작업 기계에 있어서,
n을 2 이상의 정수로 하고, 상기 적어도 2개의 배터리 유닛의 개수를 n개라고 했을 때,
상기 적어도 2개의 배터리 유닛은 상기 기체 프레임에 있어서, 최후미측으로부터 전방을 향해서 n번째까지 늘어서서 위치한다.
부기(4)의 전동식 작업 기계는 부기(2) 또는 (3)의 전동식 작업 기계에 있어서,
상기 기체 프레임은 가장자리부를 갖고,
상기 가장자리부는 상방으로부터 보아서, 상기 기체 프레임의 기체 후단부로부터 전방을 향함에 따라서, 좌우 방향의 폭이 넓어지는 형상을 갖고,
상기 적어도 2개의 배터리 유닛에 있어서, 상대적으로 전방에 위치하는 배터리 유닛의 측단부는 상대적으로 후방에 위치하는 배터리 유닛의 측단부에 대해서, 좌우 방향에 있어서 상기 가장자리부에 가까워지는 측으로 어긋나서 위치한다.
부기(5)의 전동식 작업 기계는 부기(4)의 전동식 작업 기계에 있어서,
상기 적어도 2개의 배터리 유닛을 후방 배터리 유닛이라고 했을 때,
상기 복수의 배터리 유닛은 상기 후방 배터리 유닛보다 전방에 위치하는 적어도 2개의 전방 배터리 유닛을 갖고,
상기 적어도 2개의 전방 배터리 유닛에 있어서, 상대적으로 전방에 위치하는 배터리 유닛의 측단부는 상대적으로 후방에 위치하는 배터리 유닛의 측단부와, 좌우 방향에 있어서 동일 위치에 위치한다.
부기(6)의 전동식 작업 기계는 부기(5)의 전동식 작업 기계에 있어서,
상기 기체 프레임에 설치되는 조종부를 추가로 구비하고,
상기 조종부는 운전 좌석과, 상기 운전 좌석을 덮는 캐빈을 갖고,
상기 캐빈은 도어를 갖고,
상기 도어는 평판상의 상기 기체 프레임과 교차하는 방향으로 연장되는 회동축을 갖고,
좌우 방향에 있어서, 상기 도어의 상기 회동축은 상기 적어도 2개의 전방 배터리 유닛의 측단부와, 보닛을 개재해서 떨어져서 위치한다.
부기(7)의 전동식 작업 기계는 부기(1)의 전동식 작업 기계에 있어서,
상기 복수의 배터리 유닛은 상기 기체 프레임에 있어서, 상기 일방향으로서의 전후 방향으로 평행하게 위치함과 아울러, 상기 일방향과 수직인 상하 방향으로 늘어서서 위치하고,
상기 복수의 배터리 유닛 중 적어도 2개는 상기 단부로서, 상기 전후 방향에 있어서 서로 어긋나서 위치하는 후단부를 각각 갖는다.
부기(8)의 전동식 작업 기계는 부기(7)의 전동식 작업 기계에 있어서,
상기 전동 모터는 상기 후단부가 가장 후방에 위치하는 배터리 유닛과, 상기 기체 프레임의 사이에 위치한다.
부기(9)의 전동식 작업 기계는 부기(1) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 전동식 작업 기계에 있어서,
상기 복수의 배터리 유닛은 모두, 상기 일방향의 길이가 같다.
부기(10)의 전동식 작업 기계는 부기(1) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 전동식 작업 기계에 있어서,
상기 복수의 배터리 유닛 중 적어도 일부는 상기 일방향의 길이가 다르다.
〔5.보충〕
본 실시형태에서는, 각 배터리 유닛(53)이 평행하게 위치하는 일방향을 좌우 방향(도 5 등 참조) 또는 전후 방향(도 6 참조)으로 했지만, 좌우 방향 및 전후 방향과 교차하는 대각선 방향으로 해도 좋다.
이상에서는, 전동식 작업 기계로서, 건설 기계인 유압 셔블(1)을 예로 들어서 설명했지만, 전동식 작업 기계는 유압 셔블(1)에 한정되지 않고, 휠 로더 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 것이 아니고, 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)
41 조종부
41a 운전 좌석
41c 캐빈
41d 도어
41d1 회동축
42 선회 프레임(기체 프레임)
42a 가장자리부
42E 기체 후단부
53 배터리 유닛
53A 제 1 배터리 유닛(배터리 유닛, 전방 배터리 유닛)
53A1 측단부(단부)
53A2 후단부(단부)
53B 제 2 배터리 유닛(배터리 유닛, 전방 배터리 유닛)
53B1 측단부(단부)
53B2 후단부(단부)
53C 제 3 배터리 유닛(배터리 유닛, 후방 배터리 유닛)
53C1 측단부(단부)
53C2 후단부(단부)
53D 제 4 배터리 유닛(배터리 유닛, 후방 배터리 유닛)
53D1 측단부(단부)
53D2 후단부(단부)
53FF 전방 배터리 유닛
53RR 후방 배터리 유닛
61 전동 모터
Bo 보닛

Claims (10)

  1. 전동 모터와,
    상기 전동 모터를 구동하기 위한 전력을 비축하는 복수의 배터리 유닛과,
    상기 전동 모터 및 상기 복수의 배터리 유닛이 탑재되는 기체 프레임을 구비하고,
    상기 복수의 배터리 유닛은 상기 기체 프레임에 있어서, 일방향으로 평행하게 위치함과 아울러, 상기 일방향과 수직인 방향으로 늘어서서 위치하고,
    상기 복수의 배터리 유닛 중 적어도 2개는 상기 일방향에 있어서 서로 어긋나서 위치하는 단부를 각각 갖는 전동식 작업 기계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 유닛은 상기 기체 프레임에 있어서, 상기 일방향으로서의 좌우 방향으로 평행하게 위치함과 아울러, 상기 일방향과 수직인 전후 방향으로 늘어서서 위치하고,
    상기 적어도 2개의 배터리 유닛은 상기 단부로서, 상기 좌우 방향에 있어서 서로 어긋나서 위치하는 측단부를 각각 갖는 전동식 작업 기계.
  3. 제 2 항에 있어서,
    n을 2 이상의 정수로 하고, 상기 적어도 2개의 배터리 유닛의 개수를 n개라고 했을 때,
    상기 적어도 2개의 배터리 유닛은 상기 기체 프레임에 있어서, 최후미측으로부터 전방을 향해서 n번째까지 늘어서서 위치하는 전동식 작업 기계.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 기체 프레임은 가장자리부를 갖고,
    상기 가장자리부는 상방으로부터 보아서, 상기 기체 프레임의 기체 후단부로부터 전방을 향함에 따라서, 좌우 방향의 폭이 넓어지는 형상을 갖고,
    상기 적어도 2개의 배터리 유닛에 있어서, 상대적으로 전방에 위치하는 배터리 유닛의 측단부는 상대적으로 후방에 위치하는 배터리 유닛의 측단부에 대해서, 좌우 방향에 있어서 상기 가장자리부에 가까워지는 측으로 어긋나서 위치하는 전동식 작업 기계.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 배터리 유닛을 후방 배터리 유닛이라고 했을 때,
    상기 복수의 배터리 유닛은 상기 후방 배터리 유닛보다 전방에 위치하는 적어도 2개의 전방 배터리 유닛을 갖고,
    상기 적어도 2개의 전방 배터리 유닛에 있어서, 상대적으로 전방에 위치하는 배터리 유닛의 측단부는 상대적으로 후방에 위치하는 배터리 유닛의 측단부와, 좌우 방향에 있어서 동일 위치에 위치하는 전동식 작업 기계.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기체 프레임에 설치되는 조종부를 추가로 구비하고,
    상기 조종부는 운전 좌석과, 상기 운전 좌석을 덮는 캐빈을 갖고,
    상기 캐빈은 도어를 갖고,
    상기 도어는 평판상의 상기 기체 프레임과 교차하는 방향으로 연장되는 회동축을 갖고,
    좌우 방향에 있어서, 상기 도어의 상기 회동축은 상기 적어도 2개의 전방 배터리 유닛의 측단부와, 보닛을 개재해서 떨어져서 위치하는 전동식 작업 기계.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 유닛은 상기 기체 프레임에 있어서, 상기 일방향으로서의 전후 방향으로 평행하게 위치함과 아울러, 상기 일방향과 수직인 상하 방향으로 늘어서서 위치하고,
    상기 복수의 배터리 유닛 중 적어도 2개는 상기 단부로서, 상기 전후 방향에 있어서 서로 어긋나서 위치하는 후단부를 각각 갖는 전동식 작업 기계.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전동 모터는 상기 후단부가 가장 후방에 위치하는 배터리 유닛과, 상기 기체 프레임의 사이에 위치하는 전동식 작업 기계.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 유닛은 모두, 상기 일방향의 길이가 같은 전동식 작업 기계.
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 유닛 중 적어도 일부는, 상기 일방향의 길이가 다른 전동식 작업 기계.
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