特開 2022-119074 作業機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022119074

(43)【公開日】2022-08-16

(54)【発明の名称】作業機械

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/20 20060101AFI20220808BHJP

【ＦＩ】

E02F9/20 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021016060

(22)【出願日】2021-02-03

(71)【出願人】

【識別番号】000001236

【氏名又は名称】株式会社小松製作所

(71)【出願人】

【識別番号】504176911

【氏名又は名称】国立大学法人大阪大学

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大須賀 公一

(72)【発明者】

【氏名】大畠 陽二郎

【テーマコード（参考）】

2D003

【Ｆターム（参考）】

2D003AA01

2D003AB03

2D003AB04

2D003AC07

2D003AC09

2D003CA10

(57)【要約】      （修正有）

【課題】作業機を駆動させる駆動力を発生する電動機を適切に配置できる作業機械を提供する。
【解決手段】電動式ショベルは、車体フレーム３と、作業機１０と、電動機３０と、動力伝達装置４０とを備えている。作業機１０は、車体フレーム３に支持されるブーム１１と、ブーム１１に対して相対移動可能なバケット１３とを含んでいる。電動機３０は、車体フレーム３に搭載されている。電動機３０は、バケット１３をブーム１１に対して相対移動させる駆動力を発生する。動力伝達装置４０は、電動機３０の発生する駆動力を機械的にバケット１３に伝達する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車体フレームと、
前記車体フレームに支持されるブームと、前記ブームに対して相対移動可能なアタッチメントとを含む作業機と、
前記車体フレームに搭載され、前記アタッチメントを前記ブームに対して相対移動させる駆動力を発生する電動機と、
前記電動機の発生する駆動力を機械的に前記アタッチメントに伝達する動力伝達装置と、を備える、作業機械。

【請求項2】

前記動力伝達装置は、棒状のリンク部材を有し、
前記リンク部材に引張力を作用させることにより前記アタッチメントを前記車体フレームに近づける、請求項１に記載の作業機械。

【請求項3】

前記車体フレームに搭載され、前記作業機の側方に配置され、前記作業機械を操作するオペレータが搭乗する運転室をさらに備え、
前記動力伝達装置は、前記作業機に対して前記運転室の反対側に配置される、請求項１または２に記載の作業機械。

【請求項4】

前記電動機は、前記ブームの基端部に配置される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の作業機械。

【請求項5】

前記車体フレームに搭載され、前記ブームを前記車体フレームに対して相対移動させる駆動力を発生するブーム用電動機をさらに備え、
前記ブーム用電動機の定格出力が前記電動機の定格出力よりも大きい、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の作業機械。

【請求項6】

前記作業機は、前記ブームの先端に取り付けられるアームと、前記アームを前記ブームに対して相対回転可能に支持するアーム連結ピンとをさらに含み、
前記作業機械は、前記車体フレームに搭載され前記アームを前記ブームに対して相対移動させる駆動力を発生するアーム用電動機と、前記アーム用電動機の発生する駆動力を機械的に前記アームに伝達するアーム用動力伝達装置とをさらに備え、
前記アーム用動力伝達装置は、前記ブームの基端部に配置され前記アーム用電動機の駆動力を受けて回転可能なアーム用回転部材と、一端が前記アーム用回転部材に連結され他端が前記アームに連結された棒状のアームリンク部材とを有する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の作業機械。

【請求項7】

前記作業機は、前記アタッチメントを前記アームに対して相対回転可能に支持するアタッチメント連結ピンをさらに含み、
前記アームリンク部材は、前記アーム連結ピンと前記アタッチメント連結ピンとの間の位置で、前記アームに連結される、請求項６に記載の作業機械。

【請求項8】

前記動力伝達装置は、前記ブームの基端部に配置され前記電動機の駆動力を受けて回転可能なアタッチメント用回転部材と、前記ブームおよび前記アームに対して相対回転可能に前記アームにより支持された中間部材と、一端が前記アタッチメント用回転部材に連結され他端が前記中間部材に連結された棒状の第１アタッチメントリンク部材と、一端が前記中間部材に連結された棒状の第２アタッチメントリンク部材とを有する、請求項６または請求項７に記載の作業機械。

【請求項9】

前記第２アタッチメントリンク部材は、前記アタッチメントに連結された他端を有する、請求項８に記載の作業機械。

【請求項10】

前記作業機は、前記アタッチメントを前記アームに対して相対回転可能に支持するアタッチメント連結ピンをさらに含み、
前記第２アタッチメントリンク部材は、前記第１アタッチメントリンク部材が前記中間部材に連結される位置よりも前記アタッチメント連結ピンから離れた位置で、前記中間部材に連結される、請求項８または請求項９に記載の作業機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、作業機械に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０１５－１９０５８７号公報（特許文献１）には、フロント作業装置を備える油圧ショベルが開示されている。フロント作業装置は、ブーム、アームおよびバケットを備えている。ブームは、ブームシリンダによって駆動される。アームは、アームシリンダによって駆動される。電動機により油圧ポンプが駆動され、油圧ポンプから吐出される作動油がアームシリンダに供給されて、アームシリンダが伸縮する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－１９０５８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

作業機を備える作業機械において、作業機を駆動させる駆動力を電動機に発生させる構成の場合、電動機を適切に配置することが求められる。

【0005】

本開示では、作業機を駆動させる駆動力を発生する電動機を適切に配置できる、作業機械が提案される。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に従った作業機械は、車体フレームと、作業機と、電動機と、動力伝達装置とを備えている。作業機は、車体フレームに支持されるブームと、ブームに対して相対移動可能なアタッチメントとを含んでいる。電動機は、車体フレームに搭載されている。電動機は、アタッチメントをブームに対して相対移動させる駆動力を発生する。動力伝達装置は、電動機の発生する駆動力を機械的にアタッチメントに伝達する。

【発明の効果】

【0007】

本開示に従えば、作業機械の作業機を駆動させる駆動力を発生する電動機を、適切に配置することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態に基づく作業機械の構成を概略的に示す側面図である。

【図2】車体フレームの平面図である。

【図3】作業機による掘削動作を示す第１の図である。

【図4】作業機による掘削動作を示す第２の図である。

【図5】作業機による掘削動作を示す第３の図である。

【図6】第２実施形態に基づく作業機械の構成を概略的に示す側面図である。

【図7】第３実施形態に基づく作業機械の構成を概略的に示す平面図である。

【図8】第４実施形態に基づく作業機械の構成を概略的に示す側面図である。

【図9】第５実施形態に基づく作業機械の構成を概略的に示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施形態について図に基づいて説明する。以下の説明では、同一部品には、同一の符号を付している。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

【0010】

以下の説明において、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」とは、運転室４内の運転席４Ｓに着座したオペレータを基準とした方向である。

【0011】

［第１実施形態］
＜全体構成＞
図１は、第１実施形態に基づく作業機械の一例としての電動式ショベル１００の構成を概略的に示す側面図である。図１には、右方から側面視した電動式ショベル１００の概略構成が示されている。図１に示されるように、実施形態の電動式ショベル１００は、旋回体２と、走行体５と、作業機１０とを主に有している。旋回体２と走行体５とにより、電動式ショベル１００の車体１が構成されている。

【0012】

走行体５は、左右一対の履帯装置５Ｃｒを有している。左右一対の履帯装置５Ｃｒの各々は、履帯を有している。左右一対の履帯が回転駆動されることにより、電動式ショベル１００が自走する。走行体５が履帯装置５Ｃｒの代わりに車輪（タイヤ）を有していてもよい。

【0013】

旋回体２は、走行体５に対して旋回自在に設置されている。旋回体２は、車体フレーム３と、運転室（キャブ）４と、カウンタウェイト６とを主に有している。運転室４とカウンタウェイト６とは、車体フレーム３に搭載されている。

【0014】

オペレータは、運転室４に搭乗して、電動式ショベル１００を操作する。運転室４は、旋回体２のたとえば前方左側（車両前側）に配置されている。運転室４の内部空間には、オペレータが着座するための運転席４Ｓが配置されている。本開示では電動式ショベル１００は運転室４内から操作されるが、電動式ショベル１００から離れた場所から無線により電動式ショベル１００が遠隔操作されてもよい。カウンタウェイト６は、運転室４に対して旋回体２の後方側（車両後側）に配置されている。カウンタウェイト６は、旋回体２の後部に配置されている。

【0015】

作業機１０は、旋回体２の前部であってたとえば運転室４の右側において、旋回体２に支持されている。作業機１０は、ブーム１１と、アーム１２と、バケット１３とを有している。

【0016】

ブーム１１の基端部は、ブームフートピン１５により旋回体２に回転可能に連結されている。ブームフートピン１５は、左右方向に延びており、ブーム１１の基端部を貫通している。アーム１２の基端部は、アーム連結ピン１６によりブーム１１の先端部に回転可能に連結されている。アーム連結ピン１６は、左右方向に延びており、ブーム１１の先端部とアーム１２の基端部とを貫通している。バケット１３は、アタッチメント連結ピン１７によりアーム１２の先端部に回転可能に連結されている。アタッチメント連結ピン１７は、左右方向に延びており、アーム１２の先端部とバケット１３の基端部とを貫通している。

【0017】

バケット１３は、作業機１０の先端部分を構成している。実施形態のバケット１３は、アーム１２を介してブーム１１に連結されている。バケット１３がアタッチメント連結ピン１７を中心として回転する、および／または、アーム１２がアーム連結ピン１６を中心として回転することにより、バケット１３はブーム１１に対して相対移動する。バケット１３は、ブーム１１に対して相対移動可能に構成されている。

【0018】

バケット１３は、複数の刃を有している。バケット１３の先端部を、刃先１３Ａと称する。なお、バケット１３は、刃を有していなくてもよい。バケット１３の先端部は、ストレート形状の鋼板で形成されていてもよい。実施形態のバケット１３は、その本体部分とアタッチメント連結ピン１７との間に、本体部分よりも細く形成された首部１３Ｂを有している。

【0019】

バケット１３は、作業機１０の先端に着脱可能に装着され、アーム１２に対して回転可能なアタッチメントの一例である。作業の種類に応じて、アタッチメントが、ブレーカ、グラップル、またはリフティングマグネットなどに付け替えられる。

【0020】

図２は、車体フレーム３の平面図である。車体フレーム３は、左右一対の縦板７，８を有している。縦板７，８は、前後方向（図２においては図中の上下方向）に延びている。縦板７，８は、旋回体２の幅方向（左右方向）に間隔を空けて配置されている。縦板７，８は、上下方向に立てられた板により構成されており、互いに左右方向に距離を隔てて配置されている。運転室４は、左の縦板７よりも左方に配置されている。作業機１０は、左右方向において縦板７，８の間に配置されている。作業機１０は、左の縦板７よりも右方に配置されており、右の縦板８よりも左方に配置されている。

【0021】

＜電動機３０＞
実施形態の電動式ショベル１００では、作業機１０を駆動させる駆動力を、電動機３０が発生する。電動機３０は、作業機１０を駆動可能である。ブーム１１、アーム１２およびバケット１３の各々が電動機３０によって駆動されることにより、作業機１０の動作が可能である。

【0022】

電動機３０は、車体フレーム３に搭載されている。電動機３０は、ブーム用電動機３１と、アーム用電動機３２と、アタッチメント用電動機３３とを有している。ブーム用電動機３１、アーム用電動機３２およびアタッチメント用電動機３３は、いずれも車体フレーム３に搭載されている。ブーム用電動機３１、アーム用電動機３２およびアタッチメント用電動機３３は、減速機と一体となったギヤードモータであってもよい。

【0023】

ブーム用電動機３１は、ブーム１１を駆動させ、ブーム１１を車体フレーム３に対して相対移動させる駆動力を発生する。ブーム１１は、ブーム用電動機３１による駆動により、ブームフートピン１５を中心として車体フレーム３に対して相対回転可能である。ブームフートピン１５は、左右の縦板７，８の両方に亘って配置されている。ブームフートピン１５の左端が左の縦板７に支持されており、ブームフートピン１５の右端が右の縦板８に支持されている。これによりブーム１１は、ブームフートピン１５を中心として回転可能に、車体フレーム３によって支持されている。

【0024】

アーム用電動機３２は、アーム１２を駆動させ、アーム１２をブーム１１に対して相対移動させる駆動力を発生する。アーム１２は、アーム用電動機３２による駆動により、アーム連結ピン１６を中心としてブーム１１に対して相対回転可能である。

【0025】

アタッチメント用電動機３３は、バケット１３を駆動させ、バケット１３をアーム１２に対して相対移動させるとともにブーム１１に対して相対移動させる駆動力を発生する。バケット１３は、アタッチメント用電動機３３による駆動により、アタッチメント連結ピン１７を中心としてアーム１２に対して相対回転可能である。

【0026】

ブーム１１はアーム１２よりも重量が大きく、アーム１２はバケット１３よりも重量が大きい。重量物であるブーム１１を駆動するブーム用電動機３１の定格出力は、アーム１２を駆動するアーム用電動機３２の定格出力よりも大きい。アーム用電動機３２の定格出力は、重量の小さいバケット１３を駆動するアタッチメント用電動機３３の定格出力よりも大きい。ここで、電動機の定格出力とは、電動機が指定された条件下で安全に達成できる最大出力をいう。

【0027】

図２に示されるブーム用電動機３１、アーム用電動機３２およびアタッチメント用電動機３３はいずれも、車体フレーム３に搭載されており、作業機１０の基端部（ブーム１１の基端部）に配置されている。ブーム用電動機３１、アーム用電動機３２およびアタッチメント用電動機３３は、ブームフートピン１５と同心に配置されてもよい。ブーム用電動機３１の出力軸３４と、アーム用電動機３２の出力軸３５と、アタッチメント用電動機３３の出力軸３６とのいずれか１つまたは複数が、左右方向に延びてもよく、ブームフートピン１５と一直線上に配置されてもよい。

【0028】

＜動力伝達装置４０＞
実施形態の電動式ショベル１００は、電動機３０の発生する駆動力を機械的に作業機１０に伝達する動力伝達装置４０を備えている。図１，２を参照して、動力伝達装置４０について説明する。

【0029】

ブーム用電動機３１の出力軸３４は、ブーム１１の基端部に連結されている。ブーム用電動機３１の発生する駆動力が、出力軸３４を介してブーム１１に伝達される。これによりブーム１１は、ブームフートピン１５を中心に回転駆動される。

【0030】

動力伝達装置４０は、アーム用回転部材５１と、アームリンク部材５３とを有している。アーム用電動機３２の出力軸３５は、アーム用回転部材５１に連結されている。アーム用回転部材５１は、ブーム１１の基端部に配置されている。アーム用回転部材５１は、アーム用電動機３２の駆動力を受けて、出力軸３５との連結点を中心として回転可能である。アーム用回転部材５１は、出力軸３５との連結点から前方下側へ延びている。アームリンク部材５３は、棒状の形状を有している。アームリンク部材５３は、その第１端において、連結ピン５６を介してアーム用回転部材５１と連結されている。アームリンク部材５３は、その第２端において、連結ピン５７を介してアーム１２と連結されている。

【0031】

図１に示されるように、アームリンク部材５３は、アーム連結ピン１６とアタッチメント連結ピン１７との間で、アーム１２に連結されている。アームリンク部材５３は、アーム１２の長手方向における、アーム連結ピン１６により近くアタッチメント連結ピン１７からはより離れた位置で、アーム１２に連結されている。連結ピン５７とアーム連結ピン１６との距離が、連結ピン５７とアタッチメント連結ピン１７との距離よりも、小さくなっている。

【0032】

アーム用回転部材５１と、アームリンク部材５３と、連結ピン５６，５７とは、アーム用電動機３２の発生する駆動力を機械的にアーム１２に伝達する、アーム用動力伝達装置を構成している。

【0033】

動力伝達装置４０は、アタッチメント用回転部材６１と、中間部材６２と、第１アタッチメントリンク部材６３と、第２アタッチメントリンク部材６４とを有している。アタッチメント用電動機３３の出力軸３６は、アタッチメント用回転部材６１に連結されている。アタッチメント用回転部材６１は、ブーム１１の基端部に配置されている。アタッチメント用回転部材６１は、アタッチメント用電動機３３の駆動力を受けて、出力軸３６との連結点を中心として回転可能である。アタッチメント用回転部材６１は、出力軸３６との連結点から前方下側へ延びている。

【0034】

中間部材６２は、支持ピン６５を介して、ブーム１１およびアーム１２の両方に対して相対回転可能に、アーム１２によって支持されている。図１，２に示される支持ピン６５は、左右方向に延び、アーム連結ピン１６と同心に配置されている。支持ピン６５は、アーム連結ピン１６から外れた位置において、アーム１２に連結されてもよい。

【0035】

第１アタッチメントリンク部材６３は、棒状の形状を有している。第１アタッチメントリンク部材６３は、その第１端において、連結ピン６６を介してアタッチメント用回転部材６１と連結されている。第１アタッチメントリンク部材６３は、その第２端において、連結ピン６７を介して中間部材６２と連結されている。

【0036】

第２アタッチメントリンク部材６４は、棒状の形状を有している。第２アタッチメントリンク部材６４は、その第１端において、連結ピン６８を介して中間部材６２と連結されている。第２アタッチメントリンク部材６４は、その第２端において、連結ピン６９を介してバケット１３と連結されている。連結ピン６９は、バケット１３の首部１３Ｂに配置されていてもよい。

【0037】

第２アタッチメントリンク部材６４は、第１アタッチメントリンク部材６３が中間部材６２に連結される位置よりもアタッチメント連結ピン１７から離れた位置で、中間部材６２に連結されている。そのため図１に示される側方視において、第１アタッチメントリンク部材６３と第２アタッチメントリンク部材６４とは、互いに交差している。

【0038】

中間部材６２は、略多角形の形状を有していてもよい。支持ピン６５および連結ピン６６，６７は、その略多角形の異なる頂点の近傍において、中間部材６２に連結されていてもよい。

【0039】

アタッチメント用回転部材６１と、中間部材６２と、第１アタッチメントリンク部材６３と、第２アタッチメントリンク部材６４と、支持ピン６５と、連結ピン６６，６７，６８，６９とは、アタッチメント用電動機３３の発生する駆動力を機械的にバケット１３に伝達する、アタッチメント用動力伝達装置を構成している。

【0040】

動力伝達装置４０は、図２に示されるように、作業機１０に対して運転室４の反対側に配置されている。車体フレーム３上の前方左側に運転室４が配置され、作業機１０に対して左側に運転室４が配置されている実施形態の構成の場合、動力伝達装置４０は、作業機１０に対して右側に配置されている。

【0041】

＜作業機１０による掘削動作＞
以上の構成を備えている電動式ショベル１００の作業機１０による掘削動作についての説明を加える。図３～５は、作業機１０による掘削動作を示す図である。

【0042】

図３に示される作業機１０の姿勢において、バケット１３の刃先１３Ａが地面に接触している。この状態から、ブーム１１を上昇させ、アーム１２を掘削方向（アーム１２をブーム１１に近づける方向）に移動させ、バケット１３を掘削方向（バケット１３の刃先１３Ａをアーム１２に近づける方向）に移動させることで、図４に示される姿勢となる。さらにブーム１１を上昇させ、アーム１２を掘削方向に移動させ、バケット１３を掘削方向に移動させることで、図５に示される姿勢となる。このように作業機１０を動かすことで、土砂などの掘削対象物がバケット１３内に掬い込まれる、掘削動作が行われる。

【0043】

図３～５に示される掘削動作によって、バケット１３が車体フレーム３に近づくように移動する。掘削動作の間、アームリンク部材５３、第１アタッチメントリンク部材６３および第２アタッチメントリンク部材６４には、引張力が作用している。

【0044】

アーム用回転部材５１が図３～５中の時計回り方向に回転することにより、アームリンク部材５３に対し、アーム用回転部材５１に連結されている基端へ向かって引っ張る方向の力が作用する。このように、アームリンク部材５３に引張力が作用することで、アーム１２が掘削方向に移動し、アーム１２がブーム１１に近づく。

【0045】

アタッチメント用回転部材６１が図３～５中の時計回り方向に回転することにより、第１アタッチメントリンク部材６３に対し、アタッチメント用回転部材６１に連結されている基端へ向かって引っ張る方向の力が作用する。第１アタッチメントリンク部材６３の移動を受けて、中間部材６２は、支持ピン６５を中心として図３～５中の時計回り方向に回転する。中間部材６２が回転することにより、第２アタッチメントリンク部材６４に対し、中間部材６２に連結されている基端へ向かって引っ張る方向の力が作用する。このように、第１アタッチメントリンク部材６３と第２アタッチメントリンク部材６４とに引張力が作用することで、バケット１３が掘削方向に移動し、バケット１３が車体フレーム３に近づく。

【0046】

＜作用および効果＞
上述した説明と一部重複する記載もあるが、本実施形態の特徴的な構成および作用効果についてまとめて記載すると、以下の通りである。

【0047】

図２に示されるように、電動式ショベル１００は、作業機１０を駆動させる駆動力を発生する電動機３０を備えている。作業機１０を油圧シリンダで駆動せずに電動式とすることで、動力を削減でき、油圧の変動の影響を低減でき、作動油の温度変化による動粘特性の変化の影響を低減でき、作業中に発生する騒音を低減できる。

【0048】

図２に示されるように、電動機３０は、車体フレーム３に搭載されている。ブーム１１の先端のアーム１２を駆動させるアーム用電動機３２が、ブーム１１に搭載されておらず、車体フレーム３に搭載されている。アーム１２の先端のバケット１３を駆動させるアタッチメント用電動機３３が、アーム１２に搭載されておらず、車体フレーム３に搭載されている。重量物を作業機１０に搭載しないことにより、作業機１０を軽量化することができる。重量物を車体フレーム３に搭載することにより、電動式ショベル１００の安定性を増大させることができる。

【0049】

作業中に負荷がかかるバケット１３から離れた位置に電動機３０を配置することにより、電動機３０に伝達される衝撃を低減できるので、電動機３０の信頼性を向上することができる。河川、港湾などの底面を浚う作業の場合にはバケット１３およびアーム１２が水中へ移動することになるが、車体フレーム３に搭載されている電動機３０に関しては水没を考慮しなくてもよくなるため、電動機３０を簡易な構成にすることができる。

【0050】

図１，２に示されるように、電動式ショベル１００は、動力伝達装置４０を備えている。動力伝達装置４０は、電動機３０の発生する駆動力を、機械的に作業機１０に伝達する。電動機３０の駆動力を油圧に変換することなく機械的に作業機１０に伝達することにより、電動機３０の消費電力量を低減できる。車体フレーム３へのバッテリ搭載容量の削減が可能になるため、車体フレーム３上のスペース効率を向上することができる。また、バッテリを削減する分の電動式ショベル１００の製造コストおよびメンテナンスコストを低減することができる。

【0051】

図１，２に示されるように、動力伝達装置４０は、棒状のアームリンク部材５３と、棒状の第１アタッチメントリンク部材６３と、棒状の第２アタッチメントリンク部材６４とを有している。図３～５に示されるように、アームリンク部材５３、第１アタッチメントリンク部材６３および第２アタッチメントリンク部材６４に引張力を作用させることにより、バケット１３を車体フレーム３に近づけている。作業機１０に比較的大きな負荷のかかる掘削作業時に、各リンク部材に圧縮力が作用しない構成とすることで、棒状のリンク部材の座屈を抑制することができる。座屈防止のためにリンク部材の剛性を大きくしなくてもよく、より径の小さいリンク部材を使用できるので、作業機１０を軽量化することができる。

【0052】

図２に示されるように、動力伝達装置４０は、作業機１０に対して運転室４の反対側に配置されている。これにより、動力伝達装置４０を、運転室４に干渉させることなく自在に配置できる。動力伝達装置４０の動きが運転室４に妨げられることもなく、動力伝達装置４０は電動機３０の駆動力を作業機１０に確実に伝達できる。運転室４と動力伝達装置４０との間に動力伝達装置４０を介在させない配置にすることで、運転室４に搭乗するオペレータが動力伝達装置４０に妨げられることなく作業機１０を目視できる。作業機１０の視界性を向上することで、作業機１０を用いた作業をより容易に行うことが可能になる。

【0053】

図２に示されるように、電動機３０は、作業機１０の基端部に配置されている。このように配置することで、電動機３０から作業機１０へ駆動力を伝達する動力伝達装置４０の構造を簡素化することができる。電動機３０から作業機１０への動力伝達の経路を短くできるので、動力の伝達効率を向上することができる。

【0054】

ブーム１１は、バケット１３よりも重量が大きい。ブーム１１を駆動させるブーム用電動機３１の定格出力を、バケット１３を駆動させるアタッチメント用電動機３３の定格出力よりも大きくすることで、重量の大きいブーム１１を確実に駆動させることを可能とし、かつ、アタッチメント用電動機３３の小型化およびコスト低減が可能になる。

【0055】

図１，２に示されるように、動力伝達装置４０は、ブーム１１の基端部に配置されアーム用電動機３２の駆動力を受けて回転可能なアーム用回転部材５１と、一端がアーム用回転部材５１に連結され他端がアーム１２に連結された棒状のアームリンク部材とを有している。アーム用電動機３２の発生する駆動力を、アーム用回転部材５１とアームリンク部材５３とを介して、確実にアーム１２に伝達することができる。

【0056】

図１，２に示されるように、アームリンク部材５３は、アーム連結ピン１６とアタッチメント連結ピン１７との間で、アーム１２に連結されている。これにより、掘削作業時に、棒状のアームリンク部材５３に確実に引張力を作用させることができる。

【0057】

図１，２に示されるように、動力伝達装置４０は、ブーム１１の基端部に配置されアタッチメント用電動機３３の駆動力を受けて回転可能なアタッチメント用回転部材６１と、ブーム１１およびアーム１２に対して相対回転可能にアーム１２により支持された中間部材６２と、一端がアタッチメント用回転部材６１に連結され他端が中間部材６２に連結された棒状の第１アタッチメントリンク部材６３と、一端が中間部材６２に連結された棒状の第２アタッチメントリンク部材６４とを有している。アタッチメント用電動機３３の発生する駆動力を、アタッチメント用回転部材６１と第１アタッチメントリンク部材６３と中間部材６２と第２アタッチメントリンク部材６４とを介して、確実にバケット１３に伝達することができる。

【0058】

図１，２に示されるように、第２アタッチメントリンク部材６４の他端は、バケット１３に連結されている。第２アタッチメントリンク部材６４を直接にバケット１３に連結することで、動力伝達装置４０の構成を簡略化することができる。

【0059】

図１，２に示されるように、第２アタッチメントリンク部材６４は、第１アタッチメントリンク部材６３が中間部材６２に連結される位置よりもアタッチメント連結ピン１７から離れた位置で、中間部材６２に連結されている。これにより、掘削作業時に、棒状の第１アタッチメントリンク部材６３と第２アタッチメントリンク部材６４とに確実に引張力を作用させることができる。

【0060】

［第２実施形態］
図６は、第２実施形態に基づく作業機械の構成を概略的に示す側面図である。第２実施形態の電動式ショベル１００においては、作業機１０は、バケットリンク２１を有している。バケットリンク２１は、第１リンク部材２２と、第２リンク部材２３とを有している。第１リンク部材２２と第２リンク部材２３とは、相対回転可能に連結されている。第１リンク部材２２と第２リンク部材２３とは、リンクピン２４によりピン連結されている。第１リンク部材２２は、リンクピン２５によりアーム１２に回転可能に連結されている。第２リンク部材２３は、バケット１３の根元部分のブラケットに、リンクピン２６により回転可能に連結されている。

【0061】

第１リンク部材２２は、棒状の形状を有している。第１リンク部材２２は、一端において第２リンク部材２３と連結されており、中央部分においてアーム１２と連結されており、他端において、連結ピン６９により第２アタッチメントリンク部材６４と連結されている。

【0062】

掘削動作の間、中間部材６２は、支持ピン６５を中心として図６中の時計回り方向に回転する。中間部材６２が回転することにより、第２アタッチメントリンク部材６４に対し、中間部材６２に連結されている基端へ向かって引っ張る方向の力が作用する。第２アタッチメントリンク部材６４の移動を受けて、第１リンク部材２２は、リンクピン２５を中心として図６中の時計回り方向に回転する。第１リンク部材２２が回転することにより、第２リンク部材２３に対し、第１リンク部材２２に連結されている一端からバケット１３に連結されている他端へ向かって押す方向の力が作用する。これにより、バケット１３が掘削方向に移動する。

【0063】

第１実施形態で説明した第２アタッチメントリンク部材６４を直接にバケット１３に連結する構成に替えて、第２アタッチメントリンク部材６４をバケットリンク２１に連結する構成とすることができる。この場合も、バケットリンク２１を介して、アタッチメント用電動機３３の発生する駆動力をバケット１３に確実に伝達することができる。アーム１２に対するバケット１３の相対回転の角度を大きくできるので、作業機１０を用いた作業をより容易に行うことが可能になる。バケット１３を、首部１３Ｂを有しない形状とすることで、バケット１３の強度を向上することができる。

【0064】

［第３実施形態］
図７は、第３実施形態に基づく作業機械の構成を概略的に示す平面図である。第３実施形態の電動式ショベル１００においては、動力伝達装置４０は、アーム用電動機３２からアーム１２への動力伝達経路に動力伝達機構４５を有し、アタッチメント用電動機３３からバケット１３への動力伝達経路に動力伝達機構４６を有し、ブーム用電動機３１からブーム１１への動力伝達経路に動力伝達機構４７を有している。

【0065】

より具体的には、ブーム１１の側面に、ブーム用回転部材７１が固定されている。ブーム用電動機３１の発生する駆動力は、出力軸３４から動力伝達機構４７に伝達され、動力伝達機構４７からブーム用回転部材７１に伝達される。ブーム用電動機３１の駆動力を受けて、ブーム用回転部材７１が回転する。これによりブーム１１が、ブームフートピン１５を中心として回転する。

【0066】

アーム用電動機３２の発生する駆動力は、出力軸３５から動力伝達機構４５に伝達され、動力伝達機構４５からアーム用回転部材５１に伝達される。アーム用電動機３２の駆動力を受けて、アーム用回転部材５１が回転する。アタッチメント用電動機３３の発生する駆動力は、出力軸３６から動力伝達機構４６に伝達され、動力伝達機構４６からアタッチメント用回転部材６１に伝達される。アタッチメント用電動機３３の駆動力を受けて，アタッチメント用回転部材６１が回転する。

【0067】

動力伝達機構４５～４７は、電動機３０の発生する回転駆動力を作業機１０へ伝達できるのであれば、どのような機構であってもよい。動力伝達機構４５～４７は、プロペラシャフトを有してもよく、フレキシブルシャフトを有してもよい。動力伝達機構４５～４７は、ベルトおよびプーリを有してもよい。動力伝達機構４５～４７は、複数のギヤの噛み合いによって動力伝達および減速を達成するものであってもよい。

【0068】

電動機３０の駆動力を動力伝達機構４５～４７を介して作業機１０に伝達する構成とすることで、車体フレーム３上の電動機３０の配置の自由度を向上できる。作業機１０を支持する車体フレーム３の前部とは反対側の、車体フレーム３上のより後側に電動機３０を配置するようにすれば、電動機３０の重量が作用する分、カウンタウェイト６（図１）を低減することができる。

【0069】

［第４実施形態］
図８は、第４実施形態に基づく作業機械の構成を概略的に示す側面図である。第４実施形態の電動式ショベル１００においては、第１アタッチメントリンク部材６３は、中間部材６２に連結されている。第２アタッチメントリンク部材６４は、中間部材６２に連結されている。第２アタッチメントリンク部材６４は、第１アタッチメントリンク部材６３が中間部材６２に連結される位置よりもアタッチメント連結ピン１７に近い位置で、中間部材６２に連結されている。

【0070】

このような構成としても、アタッチメント用電動機３３の発生する駆動力を、アタッチメント用回転部材６１と第１アタッチメントリンク部材６３と中間部材６２と第２アタッチメントリンク部材６４とを介して、確実にバケット１３に伝達することができる。

【0071】

第４実施形態の場合、アタッチメント用回転部材６１が図８中の反時計回り方向に回転することにより、第１アタッチメントリンク部材６３に対し、アタッチメント用回転部材６１に連結されている基端から中間部材６２に連結されている先端へ向かって押す方向の力が作用する。これにより、中間部材６２が、支持ピン６５を中心として図８中の時計回り方向に回転する。したがって第４実施形態の場合、掘削作業時に、棒状の第１アタッチメントリンク部材６３には、圧縮力が作用することになる。

【0072】

［第５実施形態］
図９は、第５実施形態に基づく作業機械の構成を概略的に示す側面図である。第５実施形態の電動式ショベル１００においては、アタッチメント用回転部材６１は、出力軸３６との連結点から後方上側へ延びている。第１アタッチメントリンク部材６３は、支持ピン６５よりも上方で、中間部材６２に連結されている。第２アタッチメントリンク部材６４は、支持ピン６５よりも上方で、中間部材６２に連結されている。バケット１３は首部１３Ｂを有しており、首部１３Ｂは、アーム１２の両側に亘って延びている。首部１３Ｂの中間部分において、バケット１３はアタッチメント連結ピン１７によりアーム１２に連結されている。首部１３Ｂの先端部分において、第２アタッチメントリンク部材６４は連結ピン６９によりバケット１３に連結されている。

【0073】

このような構成としても、アタッチメント用電動機３３の発生する駆動力を、アタッチメント用回転部材６１と第１アタッチメントリンク部材６３と中間部材６２と第２アタッチメントリンク部材６４とを介して、確実にバケット１３に伝達することができる。

【0074】

第５実施形態の場合、アタッチメント用回転部材６１が図９中の時計回り方向に回転することにより、第１アタッチメントリンク部材６３に対し、アタッチメント用回転部材６１に連結されている基端から中間部材６２に連結されている先端へ向かって押す方向の力が作用する。これにより、中間部材６２が、支持ピン６５を中心として図８中の時計回り方向に回転する。中間部材６２が回転することにより、第２アタッチメントリンク部材６４に対し、中間部材６２に連結されている基端からバケット１３に連結されている先端へ向かって押す方向の力が作用する。これにより、バケット１３がアタッチメント連結ピン１７を中心として図９中の時計回り方向に回転して、バケット１３が掘削方向に移動し、バケット１３の刃先１３Ａが車体フレーム３に近づく。

【0075】

したがって第５実施形態の場合、掘削作業時に、棒状の第１アタッチメントリンク部材６３および第２アタッチメントリンク部材６４には、圧縮力が作用することになる。

【0076】

上記の実施形態では、動力伝達装置４０が棒状のリンク部材を有する例について説明した。動力伝達装置４０は、電動機３０の駆動力を機械的に作業機１０に伝達できるのであれば、リンク部材以外の機構を有してもよい。たとえば動力伝達装置４０は、鋼索、チェーン、プーリ、ラックアンドピニオンなどのいずれかまたは組み合わせを有してもよい。

【0077】

実施形態では、車体フレーム３の前方左側に運転室４を配置し、運転室４の右方に作業機１０を配置し、作業機１０の右方に動力伝達装置４０を配置する例について説明した。この配置に限られず、たとえば、作業機１０の後方に運転室４を配置することで、作業機１０の左右両側に動力伝達装置４０を配置することが可能になるので、動力伝達装置４０の配置の自由度を向上できる。

【0078】

実施形態では、電動機３０がブーム用電動機３１とアーム用電動機３２とアタッチメント用電動機３３とを個別に有する例について説明した。ブーム１１、アーム１２およびバケット１３の駆動力を発生する電動機３０を、必ずしも別々に設けなくてもよい。１つの電動機３０の出力軸から動力を分配して、ブーム１１、アーム１２およびバケット１３に駆動力をそれぞれ伝達する構成としてもよい。この場合、ブーム１１、アーム１２およびバケット１３への駆動力の伝達の切り替えを、運転室４に搭乗するオペレータの操作で行うようにしてもよい。

【0079】

実施形態では、作業機１０を駆動させる駆動力を発生する電動機３０を備える電動式ショベル１００について説明した。電動式ショベル１００は、走行体５の走行、および走行体５に対する旋回体２の旋回のための駆動力も電動機が発生する、電動車両であってもよい。電動式ショベル１００は、内燃機関を備えなくてもよい。電動式ショベル１００は、油圧回路を備えなくてもよい。

【0080】

実施形態では、作業機械の一例として電動式ショベル１００を挙げているが、電動式ショベル１００に限らず、ホイールローダなどの多関節型の作業機を備える他の種類の作業機械にも適用可能である。

【0081】

以上のように実施形態について説明を行ったが、各実施形態において互いに組み合わせ可能な構成を適宜組み合わせてもよい。また、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0082】

１ 車体、２ 旋回体、３ 車体フレーム、４ 運転室、４Ｓ 運転席、５ 走行体、５Ｃｒ 履帯装置、１０ 作業機、１１ ブーム、１２ アーム、１３ バケット、１３Ａ 刃先、１３Ｂ 首部、１５ ブームフートピン、１６ アーム連結ピン、１７ アタッチメント連結ピン、２１ バケットリンク、２２ 第１リンク部材、２３ 第２リンク部材、２４，２５，２６ リンクピン、３０ 電動機、３１ ブーム用電動機、３２ アーム用電動機、３３ アタッチメント用電動機、３４，３５，３６ 出力軸、４０ 動力伝達装置、４５，４６，４７ 動力伝達機構、５１ アーム用回転部材、５３ アームリンク部材、５６，５７，６６，６７，６８，６９ 連結ピン、６１ アタッチメント用回転部材、６２ 中間部材、６３ 第１アタッチメントリンク部材、６４ 第２アタッチメントリンク部材、６５ 支持ピン、７１ ブーム用回転部材、１００ 電動式ショベル。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】