特許 7030544 建設機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-02-25

(45)【発行日】2022-03-07

(54)【発明の名称】建設機械

(51)【国際特許分類】

   B60K 1/04 20190101AFI20220228BHJP

   E02F 9/08 20060101ALI20220228BHJP

   E02F 9/00 20060101ALI20220228BHJP

【ＦＩ】

B60K1/04 Z

E02F9/08 Z

E02F9/00 C

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2018010020

(22)【出願日】2018-01-24

(65)【公開番号】P2019127156

(43)【公開日】2019-08-01

【審査請求日】2020-12-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000001236

【氏名又は名称】株式会社小松製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】特許業務法人 志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】奈賀 宏司

(72)【発明者】

【氏名】高野 善之

(72)【発明者】

【氏名】富澤 美帆

【審査官】中川 隆司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－０２３９４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０６４７２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０１９１８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００４３８２３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１５－０１０７１９０（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｋ １／０４

Ｅ０２Ｆ ９／０８

Ｅ０２Ｆ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下部走行体と、
前記下部走行体上に旋回可能に設けられた上部旋回体と、を備え、
前記上部旋回体は、水平方向に延びる旋回フレームと、
前記旋回フレームの上方に配置されて前後方向に延びるとともに、上面に座席の座面部の下面が固定された上板部、及び、該上板部の前側から下方に延びて前記旋回フレームに接続された前板部を有し、前記旋回フレーム上に前方側の運転スペースと、後方側の収容スペースとを区画する仕切部材と、
前記収容スペースに配置されるバッテリユニットと、 を備え、
前記バッテリユニットは、前記座席の座面部の下方位置から前記座席よりも後方の領域にわたって配置され、
前記上部旋回体は、
前記旋回フレームの幅方向に一対設けられて前記旋回フレームから上方に延びる支持部と、
一対の前記支持部の間を接続するように前記幅方向に延びて、前記上板部を支持する横梁と、
を有し、
前記バッテリユニットは、一対の前記支持部の間、かつ、前記横梁の下方で、一対の前記支持部及び前記横梁に囲まれるように、一対の前記支持部及び前記横梁の前記前後方向の前後にまたがって配置されている建設機械。

【請求項2】

前記旋回フレーム上における前記バッテリユニットの前記幅方向外側の少なくとも一方に側部収容部が設けられている請求項１に記載の建設機械。

【請求項3】

前記上部旋回体には作業機が設けられ、
前記側部収容部には、前記作業機を動作させる機器が収容されている請求項２に記載の建設機械。

【請求項4】

前記上部旋回体は、前記一対の前記支持部によって下方から支持されているとともに前記運転スペースを覆うキャノピーをさらに有する請求項１から３のいずれか一項に記載の建設機械。

【請求項5】

前記横梁には、前記幅方向の一部の領域で、前記前方を向く面から、前記後方に向かって凹部が設けられている請求項１から４のいずれか一項に記載の建設機械。

【請求項6】

前記上部旋回体は、
一対の前記支持部の各々に設けられて、該支持部から前記前後方向の前後に延びて前記バッテリユニットを外周側から覆う車体カバーをさらに有する請求項１から５のいずれか一項に記載の建設機械。

【請求項7】

前記車体カバーは、前記旋回フレーム上における前記バッテリユニットの前記幅方向外側の少なくとも一方に設けられた側部収容部を外部へ開放可能に前記旋回フレームに設けられている請求項６に記載の建設機械。

【請求項8】

前記バッテリユニットの高さ寸法が、該バッテリユニットの前部に比べて後部の方が大きくなっており、前記前部が前記仕切部材の下方に配置されている請求項１から７のいずれか一項に記載の建設機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、建設機械に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、建設機械の一例として電動式ショベルが開示されている。電動式ショベルは、従来の油圧式ショベルのエンジンに代えて、バッテリによって駆動されるモータを備えている。モータを駆動するための多数のバッテリは、電動式ショベルの上部旋回体の旋回フレーム上の幅方向全域に設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１２－２０２０６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電動式ショベルでは、エンジンを搭載した油圧式ショベルと同等の稼働時間を持続させるべく、できるだけ多くのバッテリを設ける要求が高まっている。しかしながら単にバッテリを多く搭載するためにバッテリの高さ方向の段数を多くすると、オペレータの後方視界が悪くなってしまうおそれがある。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、多数のバッテリを設けることができるとともにオペレータの後方視界を確保可能な建設機械を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様に係る建設機械は、下部走行体と、前記下部走行体上に旋回可能に設けられた上部旋回体と、を備え、前記上部旋回体は、水平方向に延びる旋回フレームと、前記旋回フレームの上方に配置されて前後方向に延びるとともに、上面に座席の座面部の下面が固定された上板部、及び、該上板部の前側から下方に延びて前記旋回フレームに接続された前板部を有し、前記旋回フレーム上に前方側の運転スペースと、後方側の収容スペースとを区画する仕切部材と、前記収容スペースに配置されるバッテリユニットと、を備え、前記バッテリユニットは、前記座席の座面部の下方位置から前記座席よりも後方の領域にわたって配置され、前記上部旋回体は、前記旋回フレームの幅方向に一対設けられて前記旋回フレームから上方に延びる支持部と、一対の前記支持部の間を接続するように前記幅方向に延びて、前記上板部を支持する横梁と、を有し、前記バッテリユニットは、一対の前記支持部の間、かつ、前記横梁の下方で、一対の前記支持部及び前記横梁に囲まれるように、一対の前記支持部及び前記横梁の前記前後方向の前後にまたがって配置されている。

【発明の効果】

【0006】

上記態様の建設機械によれば、多数のバッテリを設けることができるとともに、オペレータの後方視界を確保可能である。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の実施形態に係る電動式ショベルの側面図である。

【図2】本発明の実施形態に係る電動式ショベルの上部旋回体から車体カバー及びキャノピーを取り除いた状態の側面図である。

【図3】本発明の実施形態に係る電動式ショベルの上部旋回体から車体カバー及びキャノピーを取り除いた状態の平面図である。

【図4】本発明の実施形態に係る電動式ショベルの上部旋回体から車体カバーを取り除いた状態の斜視図である。

【図5】本発明の実施形態に係る電動式ショベルの上部旋回体の旋回フレーム上に各機器を配置した状態を模式的に示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の実施形態について図１～図５を参照して詳細に説明する。
＜電動式ショベル（建設機械）＞
図１に示すように、建設機械としての電動式ショベル２００は、下部走行体２１０及び上部旋回体２２０を備えている。以下では、電動式ショベル２００が水平面に設置された状態における重力が作用する方向を「上下方向」と称する。

【0009】

下部走行体２１０は、左右一対の履帯２１１を有している。これら履帯２１１が走行用油圧モータ（不図示）によって駆動されることで下部走行体２１０が走行する。下部走行体２１０の前部には、下部走行体２１０の車幅方向（以下、単に幅方向と称する。）に延びる排土板としてのブレード２１２が設けられている。該ブレード２１２は、油圧シリンダ（不図示）によって駆動されることで高さ位置が調整可能とされている。

【0010】

上部旋回体２２０は下部走行体２１０上に設けられている。
図２から図５に示すように、上部旋回体２２０は、水平方向に延びる旋回フレーム１、旋回フレーム１から上方に延びる一対の支持部２、一対の支持部２に設けられた横梁５に支持された仕切部材３、及び旋回フレーム１上に設けられたバッテリユニット４を備えている。
さらに上部旋回体２２０は、一対の支持部２に支持されたキャノピー２３１、一対の支持部２に支持された車体カバー２２６を備えている。

【0011】

＜旋回フレーム＞
旋回フレーム１は、スイングサークル２１５を介して下部走行体２１０に接続されている。スイングサークル２１５は、上下方向に延びる旋回軸線を中心とした環状をなしている。旋回フレーム１は、スイングサークル２１５によって、下部走行体２１０に対して旋回軸線回りに旋回可能とされている。

【0012】

旋回フレーム１の前部には作業機２２１が設けられている。作業機２２１は、ブーム２２２、アーム２２３及びバケット２２４を有している。ブーム２２２が旋回フレーム１の前端に設けられたブラケット１ａを介して支持されていることで、旋回フレーム１に作業機２２１が取り付けられている。作業機２２１は、ブーム２２２、アーム２２３及びバケット２２４がそれぞれ各油圧シリンダ２１９により駆動されることで掘削等の各種作業を行う。

【0013】

以下では、下部走行体２１０の前後方向方及び幅方向と上部旋回体２２０の前後方向及び幅方向とは一致しているものとする。

【0014】

＜支持部＞
図４に示すように支持部２は、旋回フレーム１の前後方向の略中央位置で幅方向に間隔をあけて一対設けられている。各々の支持部２は旋回フレーム１から上方に延びるように設けられている。各々の支持部２は柱状をなしている。

【0015】

＜横梁＞
横梁５は、一対の支持部２の間にわたって幅方向に延び、これら一対の支持部２を接続する柱状部材である。よって、横梁５と一対の支持部２とによって門型の部材が形成されている。

【0016】

図３に示すように横梁５には前方を向く面から後方に向かって凹むように凹部５ａが設けられている。凹部５ａは、本実施形態では幅方向の一方（本実施形態では幅方向の左側）に寄った位置に設けられている。凹部５ａは、後方側に位置して幅方向に延びる底面６ａと、底面６ａの幅方向の両端縁から、前方に向かって幅方向の外側に向かう一対の内側面６ｂとによって形成されている。

【0017】

支持部２及び横梁５は、ＲＯＰＳ材（転倒時運転者保護構造材：Ｒｏｌｌ Ｏｖｅｒ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）によって一体に形成されている。

【0018】

＜キャノピー＞
キャノピー２３１は、旋回フレーム１上の運転スペースＳ１の天井部を形成し、運転スペースＳ１を区画している。キャノピー２３１は、各々の支持部２によって、下方から支持されている。
キャノピー２３１は、運転スペースＳ１の天井部を形成するフード２３２と、フード２３２の後部に設けられてフード２３２から下方に延びる後部支柱２３３と、フード２３２の前部に設けられてフード２３２から下方に延びる前部支柱２３４とを有している。
後部支柱２３３は幅方向に離れた位置に一対が設けられている。各々の後部支柱２３３の下端が対応する支持部２にそれぞれボルト等によって固定されている。
前部支柱２３４は幅方向に離れた位置に一対が設けられて、互いに下端で接続されていることでＵ字状をなしている。前部支柱２３４の下端は、支持部２の前方で旋回フレーム１の前部に固定されている。一対の前部支柱２３４の間にわたって補強バー２３５が設けられている。

【0019】

＜車体カバー＞
車体カバー２２６（図１参照）は、各々の支持部２から前後に延びるとともに旋回フレーム１に対して着脱可能に取り付けられている。

【0020】

＜仕切部材＞
仕切部材３は、旋回フレーム１上で上記の運転スペースＳ１と、収容スペースＳ２とを区画する部材である。より詳細には、仕切部材３は支持部２から前後方向の前方に延びるとともに上面に座席２３７が設けられた上板部７と、上板部７の前端から下方に延びて旋回フレーム１に接続された前板部８とを有している。仕切部材３は平板状の部材である必要はなく、例えば曲面状の表面を有する部材であってもよい。

【0021】

上板部７は、一対の支持部２間にわたって配置され、これら一対の支持部２から前方に延びて、水平方向に広がる板状をなし、座席２３７の座面部２３８の下面に固定されている。

【0022】

前板部８は、上板部７の前端から屈曲して下方に延びる板状をなしている。前板部８の後方であって上板部７の下方には区画板９が設けられ、前板部８に隣接した位置に補助収容スペースＳ３が設けられている。補助収容スペースＳ３には、例えば工具箱等が収容可能となっている。前板部８には、補助収容スペースＳ３に対して前方からのアクセスを可能とするように、図４に示す開閉蓋８ａが設けられている。

【0023】

よって、上板部７の上方であって前板部８の前方側の空間が運転スペースＳ１となり、上板部７の下方であって前板部８の後方側の空間が収容スペースＳ２となる。図３及び図４に示すように運転スペースＳ１には、座席２３７の周囲にモニタ２３７ａ、操作レバー２３７ｂ、及び手すり２３７ｃ等が設けられている。

【0024】

＜バッテリユニット＞
バッテリユニット４は、複数のバッテリケース１２、これらバッテリケース１２のそれぞれに収容された複数のバッテリ１１を有している。

【0025】

複数のバッテリケース１２は、旋回フレーム１上であって、旋回フレーム１の後部の収容スペースＳ２に配置されている。例えば本実施形態のバッテリユニット４では、前部で上下方向に三段のバッテリケース１２が積層されており、後部では上下方向に四段のバッテリケース１２が積層されて設けられている。

【0026】

バッテリケース１２の前部は、一対の支持部２によって幅方向から挟まれて前後にまたがって配置されて、座席２３７の座面部２３８の下方、及びキャノピー２３１のフード２３２の下方に配置されている。よってバッテリケース１２の前部は、平面視で座面部２３８と重なる位置に配置されている。また、バッテリケース１２の前部はフード２３２の下方に配置され、バッテリケース１２の前部は平面視でフード２３２と重なる位置に配置されている。
バッテリケース１２の後部は、支持部２の後方に配置されている。よって支持部２を挟んでバッテリユニット４の高さ寸法が、前部に比べて後部で大きくなっている。そしてバッテリユニット４の後部がカウンタウエイトの役割を果たしている。

【0027】

バッテリケース１２の前部は、仕切部材３に固定されていない。バッテリケース１２の前部は補助収容スペースＳ３と離れて配置されている。バッテリケース１２は、旋回フレーム１上をスライド可能に設けられている。後部の車体カバー２２６を取り外すことで、バッテリケース１２を後方に引っ張り、収容スペースＳ２からバッテリユニット４を抜き取ったり、バッテリケース１２を前方に押し込むことで収容スペースＳ２へバッテリユニット４を設置したりすることが可能である。

【0028】

バッテリケース１２の後部の上部には例えば、インバータ２４２及びフィルタボックス２４３等の機器が設けられている。インバータ２４２及びフィルタボックス２４３は、運転者の後方への視界を遮らない位置に配置されるとよい。本実施形態ではインバータ２４２及びフィルタボックス２４３の上端よりも上方に、座席２３７の背もたれ２３９が延びている。
インバータ２４２は、バッテリユニット４から供給される直流電力を任意の周波数の交流電力に変換して出力する。
フィルタボックス２４３は、油圧シリンダ２１９に供給される作動油から埃、粒子等を除去するフィルタを含む。

【0029】

バッテリ１１は、インバータ２４２等に直流電力を供給する。バッテリ１１は、各バッテリケース１２の内側の収容空間に複数個ずつ設けられている。

【0030】

図５に示すように、収容スペースＳ２は、バッテリケース１２が配置された旋回フレーム１上の幅方向の略中央位置の空間である。旋回フレーム１上には、この収容スペースＳ２に幅方向の外側で隣接して、バッテリケース１２の幅方向外側の両側で、一対の側部収容部Ｓ２ａが設けられている。本実施形態では一方の側部収容部Ｓ２ａ（本実施形態では幅方向の左側の側部収容部Ｓ２ａ）には、前から後ろに向かって順にメインモータ２４４及び油圧ポンプ２４５が設けられている。他方の側部収容部Ｓ２ａ（本実施形態では幅方向の右側の側部収容部Ｓ２ａ）には、パワーデリバリユニット２４６が設けられている。また側部収容部Ｓ２ａには上述した支持部２が配置されている。

【0031】

メインモータ２４４は、インバータ２４２から出力される交流電力によって回転駆動される。
油圧ポンプ２４５は、メインモータ２４４によって駆動されることで、油圧シリンダ２１９によって作業機２２１を動作させるための油圧を生じさせる。
パワーデリバリユニット２４６は、バッテリユニット４のバッテリ１１からの電力を各機器に配電する。

【0032】

ここで、上記の機器に加えて運転スペースＳ１の下部で、旋回フレーム１には、旋回用モータ２４１、油圧バルブ２４８、作動油タンク２４９、及び冷却ユニット２５０等の機器が設けられている。これらの機器へもパワーデリバリユニット２４６を通じてバッテリユニット４のバッテリ１１からの電力が供給される。

【0033】

旋回用モータ２４１は、支持部２の前方で幅方向の略中央位置に配置されている。より詳細には、図４及び図５に示すように、支持部２の前方で幅方向の略中央位置に旋回フレーム１を上下方向に貫通する平面視で円形状のモータ挿通孔１ｂに、旋回用モータ２４１の軸部が挿入されて旋回用モータ２４１が旋回フレーム１に設けられている。旋回用モータ２４１は、インバータ２４２から出力される交流電力によって回転駆動される。旋回用モータ２４１の駆動力は、図示しないスイングピニオンを介してスイングサークル２１５に伝達される。これによって、上部旋回体２２０が下部走行体２１０に対して旋回駆動する。
油圧バルブ２４８は、支持部２の前方でかつ油圧ポンプ２４５の前方に配置されている。油圧バルブ２４８は、油圧ポンプ２４５によって生じさせられた油圧を各油圧シリンダ２１９に分配する。
作動油タンク２４９は、油圧ポンプ２４５に供給される作動油を貯留している。
冷却ユニット２５０は、作動油と外部の空気とを熱交換させることで作動油を冷却する。

【0034】

＜作用効果＞
上記構成の電動式ショベル２００では、バッテリユニット４のバッテリケース１２の前部の一部は座席２３７の座面部２３８の下方に配置されていることで、バッテリユニット４を座席２３７の後部のみに配置する必要がなくなる。よって、バッテリユニット４のバッテリ１１の容量を増大させるために上下方向のバッテリケース１２の積層数を増加させる必要がなく、上部旋回体２２０の後部で、上部旋回体２２０の全高が高くなることを回避できる。この結果、多数のバッテリ１１を設け、バッテリユニット４の容量を増大させつつ、オペレータの後方の視界を確保することができる。

【0035】

また、バッテリユニット４の前部の一部が座席２３７の座面部２３８の下方に配置されていることで、バッテリユニット４の収容スペースＳ２を前後方向に拡大することができる。従って、バッテリユニット４を旋回フレーム１の幅方向の全域にわたって配置せずに、旋回フレーム１の幅方向中央位置の収容スペースＳ２のみに収めることができる。よって、所定のサービス員のみがバッテリユニット４へのアクセスを可能としつつも、バッテリユニット４の容量を増大させることができる。

【0036】

また、バッテリユニット４の側方となる幅方向外側には側部収容部Ｓ２ａが設けられている。側部収容部Ｓ２ａには、メンテナンスが必要な機器であるメインモータ２４４、油圧ポンプ２４５、及びパワーデリバリユニット２４６が配置されている。

【0037】

よってメンテナンス時等に、車体カバー２２６を旋回フレーム１から取り外すことで側部収容部Ｓ２ａを上部旋回体２２０の外部へ開放し、これら側部収容部Ｓ２ａ内の機器に容易にアクセスすることができる。

【0038】

またバッテリユニット４は、側部収容部Ｓ２ａによって幅方向から挟まれて幅方向中央位置に設けられた収容スペースＳ２に配置されている。従って、側部収容部Ｓ２ａ内の機器にアクセスした際に、不用意に作業者がバッテリユニット４に触れることを回避できる。

【0039】

また支持部２の間の横梁５には凹部５ａが設けられている。この凹部５ａによって、座席２３７の背もたれ２３９のリクライニングの可動域を大きくすることができる。また凹部５ａによって横梁５の軽量化が可能となる。

【0040】

また、支持部２を設けたことで、車体カバー２２６の設置が容易となる。

【0041】

＜その他の実施形態＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、収容スペースＳ２の幅方向外側の両側に側部収容部Ｓ２ａが設けられる必要はなく、少なくとも収容スペースＳ２の幅方向外側のどちらかに側部収容部Ｓ２ａが設けられればよい。また、必ずしも側部収容部Ｓ２ａは設けられなくともよい。

【0042】

一対の支持部２は必ずしも設けられなくともよいし、一対の支持部２の間に横梁５は必ずしも設けられなくともよい。この場合、キャノピー２３１の一対の後部支柱２３３の間に横梁５の相当する補強部材を設けてもよい。

【0043】

キャノピー２３１の形状は上述の場合に限定されない。例えば、後部支柱２３３に代えて、幅方向の中央位置に一本のみの後部支柱が設けられてもよい。この場合、オペレータの後方視界を確保し易くなる。また、支柱とキャノピーを有する構造に代えて、キャブ構造を採用して運転スペースＳ１を設けてもよい。

【0044】

側部収容部Ｓ２ａへは上記の機器に代えて工具箱等を設けてもよい。

【0045】

実施形態では、建設機械の例として、エンジンを搭載せずにモータによって油圧ポンプ２４５を駆動する電動式ショベル２００について説明したがこれに限定されることはない。例えば、作業機２２１等の駆動も全て電動で行うショベルに本発明を適用してもよい。また、他の建設機械に本発明を適用してもよい。

【符号の説明】

【0046】

１…旋回フレーム １ａ…ブラケット １ｂ…モータ挿通孔 ２…支持部 ３…仕切部材 ４…バッテリユニット ５…横梁 ５ａ…凹部 ６ａ…底面 ６ｂ…内側面 ７…上板部 ８…前板部 ８ａ…開閉蓋 ９…区画板 １１…バッテリ １２…バッテリケース ２００…電動式ショベル（建設機械） ２１０…下部走行体 ２１１…履帯 ２１２…ブレード ２１５…スイングサークル ２１９…油圧シリンダ ２２０…上部旋回体 ２２１…作業機 ２２２…ブーム ２２３…アーム ２２４…バケット ２２６…車体カバー ２３１…キャノピー ２３２…フード ２３３…後部支柱 ２３４…前部支柱 ２３５…補強バー ２３７…座席 ２３７ａ…モニタ ２３７ｂ…操作レバー ２３７ｃ…手すり ２３８…座面部 ２３９…背もたれ ２４１…旋回用モータ ２４２…インバータ ２４３…フィルタボックス ２４４…メインモータ ２４５…油圧ポンプ ２４６…パワーデリバリユニット ２４８…油圧バルブ ２４９…作動油タンク ２５０…冷却ユニット Ｓ１…運転スペース Ｓ２…収容スペース Ｓ２ａ…側部収容部 Ｓ３…補助収容スペース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】