JP2014237943A

JP2014237943A - 電動バックホー

Info

Publication number: JP2014237943A
Application number: JP2013120392A
Authority: JP
Inventors: 寺島　淳; Atsushi Terajima; 淳寺島
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2013-06-07
Filing date: 2013-06-07
Publication date: 2014-12-18
Anticipated expiration: 2033-06-07
Also published as: JP5824480B2

Abstract

【課題】バッテリを増設できる電動バックホーを提供する。【解決手段】油圧ポンプ４２と、該油圧ポンプ４２を駆動する電動モータ４１と、該電動モータ４１に電力を供給するバッテリ５０とを旋回台フレーム３１上に備えるバックホー１において、前記バッテリ５０は主二次電池５１と補助二次電池５２からなり、旋回台フレーム３１上の後部に、油圧ポンプ４２と電動モータ４１と主二次電池５１が配置され、旋回台フレーム３１の側部上に補助二次電池５２が配置される。【選択図】図５

Description

本発明は、バッテリからの電力を電動モータに供給して、該電動モータにより油圧ポンプを駆動して、走行や作業機の駆動を可能とする電動バックホーにおける、バッテリの配置構成に関する。

従来、電動モータにより油圧ポンプを駆動して、該油圧ポンプから圧送される作動油により走行装置や作業機を作動させる電動バックホーにおいて、前記電動モータに電力を供給するバッテリを旋回体の後部に配置した技術は公知となっている（特許文献１参照）。また、バッテリを左右のデッキ部に配置する構成も公知となっている（特許文献２参照）。

特開平９−１４４０６２号公報特開２００１−１１８８９号公報

しかし、従来の電動バックホーは旋回台上に余分な空間ができないように配置されていたので、増設用や予備用のバッテリを配置するためのスペースは設けられていなかった。よって、現状の作業時間よりも長く作業をしたい場合であっても、所定の時間が経過すると、充電しなければならず、作業を中断して効率の悪い作業となっていた。

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、バッテリを増設できる電動バックホーを提供する。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、油圧ポンプと、該油圧ポンプを駆動する電動モータと、該電動モータに電力を供給するバッテリとを旋回台フレーム上に備えるバックホーにおいて、前記バッテリは主二次電池と補助二次電池からなり、旋回台フレーム上の後部に、油圧ポンプと電動モータと主二次電池が配置され、旋回台フレームの側部上に補助二次電池が配置されるものである。

請求項２においては、前記補助二次電池は旋回台フレームに着脱可能に構成されるものである。

請求項３においては、前記補助二次電池の後下部にジャンクションボックスを設け、補助二次電池と主二次電池と、電動モータからの配線をジャンクションボックス内で接続するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

補助二次電池を搭載する仕様と搭載しない仕様とに容易に分けることができ、バリエーションを多くし、選択範囲を拡大できる。また、補助二次電池だけを取り外して別に充電ができ、補助二次電池を複数備えることで交互に使用して連続作業可能となる。

本発明の実施形態に係るバックホーの全体構成を示した側面図。旋回体の側面図。旋回体の正面図。旋回体の平面図。旋回体の後方斜視図。バッテリの配置を示す斜視図。

まず、電動バックホーの概略構成について、図１を用いて説明する。なお、図１における矢印Ａ方向を前方として説明する。
バックホー（パワーショベル）１は、走行装置２上に旋回体３が旋回自在に設けられ、該旋回体３の前部に作業機４が取り付けられている。

走行装置２は下部フレームとなるトラックフレーム２１に支持されており、トラックフレーム２１の左右両側に配置した前後方向に長い支持フレーム部の前側に駆動輪２２、後側に従動輪２３を配置し、駆動輪２２と従動輪２３に履帯２４を巻回している。左右の駆動輪２２・２２はそれぞれ図示しない油圧モータにより駆動される。前記トラックフレーム２１の中央上に旋回体３を構成する旋回台フレーム３１が旋回軸受を介して旋回可能に支持されている。

前記旋回台フレーム３１の前部に作業機４が装着される。
作業機４は、ブームブラケット１１、ブーム１２、ブームシリンダ１３、アーム１４、アームシリンダ１５、バケット１６、バケットシリンダ１７等を備える。
ブームブラケット１１は旋回台フレーム３１の前部左右中央から前方に突設して形成された突出部３１ａに左右回動自在に支持され、スイングシリンダ１８（図２参照）により左右回動可能とされている。ブームブラケット１１の上部にブーム１２の後下部が前後回動可能に支持され、ブームブラケット１１の前部にブームシリンダ１３の基部が支持される。

ブーム１２は、側面視「く」字状に形成され、後下部がブームブラケット１１に前後回動可能に支持され、中途部の下部にブームシリンダ１３のシリンダロッド先端が支持され、ブームシリンダ１３を伸縮させることでブーム１２を前後回動可能としている。
ブーム１２の先端にはアーム１４の基部とアームシリンダ１５の先端が枢支され、アームシリンダ１５の基部はブーム１２の中途部の上部に支持されている。アームシリンダ１５を伸縮させることでアーム１４を前後回動可能としている。
アーム１４の先端にバケット１６が支持され、該バケット１６とアーム１４の基部側との間にバケットシリンダ１７が介装され、バケットシリンダ１７を伸縮させることでバケット１６を前後回動可能としている。

旋回体３は、走行装置２上で旋回可能に支持され、旋回台フレーム３１の前部に作業機４を装着し、旋回台フレーム３１上に操縦部３０やバッテリ５０や油圧装置や油圧制御部等が配置されている。

操縦部３０は、図３、図４に示すように、旋回台フレーム３１の上面から所定空間あけてステップ３２が設けられ、前記旋回台フレーム３１とステップ３２との間の空間にコントロールバルブ等の油圧制御装置が配置される。ステップ３２の後部上に運転席３３が配置され、運転席３３の左右両側に作業機４の操作レバー３４Ｌ・３４Ｒが配置される。運転席３３の前方のステップ３２上には走行レバー３５やアクセルペダル等が配置される。

運転席３３の前部と後部の左右よりキャノピーフレーム３６が立設され、キャノピーフレーム３６の上部にキャノピールーフ３７を設けて運転席３３の上方を覆う構成としている。運転席３３の右下方の旋回台フレーム３１上には旋回モータ４８が配置され、後述するバッテリ５０から電力が供給されて駆動可能としている。

図４、図５に示すように、前記旋回台フレーム３１の後部上には電動モータ４１、油圧ポンプ４２、充電器４３、オイルタンク４４、オイルクーラ４５、水クーラ４６、ジャンクションボックス４７等が配置されている。更に、旋回台フレーム３１上に後述する主二次電池５１と補助二次電池５２からなるバッテリ５０が配置される。

電動モータ４１は旋回台フレーム３１の後左右中央部上に載置される。電動モータ４１は図示しない駆動回路（インバータ）を介してバッテリ５０と接続され、バッテリ５０から電力が供給されて駆動される。

油圧ポンプ４２は電動モータ４１の側方（左方）に配置されて、電動モータ４１の出力軸と連結されて駆動される。油圧ポンプ４２が駆動されることにより圧油が得られ、コントロールバルブが切り換えられることで、作動油が走行油圧モータや作業機４の油圧シリンダに圧送され駆動可能としている。

充電器４３は電動モータ４１の下側方（右下方）に配置されて、外部電源（商用電源やエンジン発電機等）から電力を供給し、所定の電圧に変圧するとともに直流に変換して、バッテリ５０を充電できるようにしている。さらに、充電器４３は保護回路を備えて過充電を防止している。

オイルタンク４４は作動油を貯留するもので、油圧ポンプ４２の左側で、旋回台フレーム３１の後左側部に配置される。オイルクーラ４５は油圧モータや油圧シリンダ等の油圧アクチュエータからの戻り油を冷却し、オイルタンク４４へ戻すもので、旋回台フレーム３１の後右側部に配置される。水クーラ４６は電動モータ４１や充電器４３やインバータ等の電装品を冷却するもので、オイルクーラ４５の側部（前側）に並べて配置される。オイルクーラ４５及び水クーラ４６は冷却ファンにより冷却可能としている。

ジャンクションボックス４７は、電装品とバッテリ５０とを中継する端子や配線等を収納するためのボックスであり、オイルクーラ４５と水クーラ４６の前部に配置される。

旋回モータ４８は走行装置２に対して旋回体３を左右旋回駆動するものであり、旋回台フレーム３１の右前部に配置される。旋回モータ４８は電動モータで構成されるが、油圧モータで構成することも可能である。

バッテリ５０は主二次電池５１と補助二次電池５２からなり、鉛蓄電池、リチュウムイオン電池等の二次電池からなる。バッテリ５０から電力を供給することにより前記電動モータや制御装置やランプ等の電気機器を作動することを可能としている。

図６に示すように、主二次電池５１は複数の直方体状の電池パック５１ａ・５１ａ・・・が旋回台フレーム３１の中央部上から後部上に配置される。主二次電池５１は運転席３３下方であって、ステップ３２と電動モータ４１やオイルタンク４４やオイルクーラ４５により囲まれた空間を埋めるように配置される。詳しくは、主二次電池５１は８個の電池パック５１ａ・５１ａ・・・を並列接続して、後部左右中央に上下二段の電池パック５１ａ・５１ａ、その前の左右に上下二段の電池パック５１ａ・５１ａ、更に左側の電池パック５１ａ・５１ａの前に上下二段の電池パック５１ａ・５１ａを配置し、最前の電池パック５１ａ・５１ａの右側に旋回モータ４８を配置している。こうして、無駄な空間ができないようにし、低い位置で作業機４に対してバランスが取れるように配置して重心も低くなるようにしている。

補助二次電池５２は、複数の直方体状の電池パック５２ａ・５２ａ・・・が操縦部３０の右側方の旋回台フレーム３１上に配置される。補助二次電池５２は、１６個の電池パック５２ａ・５２ａ・・・が前後方向に並べて、かつ、上下方向に積み重ねて配置される。電池パック５２ａは前記主二次電池５１の電池パック５１ａの約半分の大きさ、半分の容量としている。具体的には、電池パック５２ａを上下方向４段、前後方向６列であって、後部は上段のみとして、その下側にオイルクーラ４５やジャンクションボックス４７を配置するための空間が形成されている。

補助二次電池５２は着脱可能に構成されている。補助二次電池５２は、ユニットとして一体的に着脱可能に構成している。ただし、電池パック５２ａ・５２ａ・・・を棚に載置するようにして、個々に着脱可能としてもよい。また、補助二次電池５２を側方へ容易に摺動して取り出せるようにレールを設けてもよい。なお、補助二次電池５２はカバーにより覆われ、着脱する際には側部カバー５４を外す、または、回動して開ける。

また、補助二次電池５２が旋回台フレーム３１上に取り付けられた状態では、補助二次電池５２の前部は旋回台フレーム３１の前部と略同じ位置とし、後部はオイルクーラ４５の上方位置まで配置される。補助二次電池５２の上面は操縦部３０の操作レバー３４Ｌ・３４Ｒの握り部とほぼ同じ高さとして、側方視界を確保できる高さとしている。

本実施形態では主二次電池５１と補助二次電池５２の容量は略同じとしているが、一方を大きく他方を小さくすることもできる。補助二次電池５２は必要なときに増設できるようにしている。つまり、小型のバックホー１による掘削作業は、一日中連続作業することはほとんどなく、掘り起こし作業と敷設作業等、掘り起し作業と別作業が断続または交互に行われ、主二次電池５１のみで一日の作業を終えることができる場合が多い。ところが、溝掘りや埋戻しを連続して作業することもあり、主二次電池５１だけでは容量が足りないこともある。このような場合、補助二次電池５２をオプションで取り付けられるようにしているのである。

また、補助二次電池５２を取り外したスペースに図示しないエンジン発電機を搭載して作業することができる。エンジン発電機の電気出力はジャンクションボックス４７を介してインバータや主二次電池５１と接続される。このような構成とすることで、発電しながら電動モータ４１を駆動することが可能となり、余剰電力は主二次電池５１に蓄電することとなり、シリーズハイブリッド運転ができるのである。そしてこの場合、主二次電池５１のみで作業する状態と、発電しながら作業を行う状態に切り換える切換手段が設けられ、燃料消費を低減できるようにしている。
こうして様式の変更が容易にできるようにしている。

主二次電池５１の側方（右側）で補助二次電池５２の後下方にジャンクションボックス４７が配置されている。ジャンクションボックス４７は右側方を開放する箱状に構成し、側部カバー５４を開けることにより側方よりジャンクションボックス４７内の端子と配線の着脱等ができるようにしている。主二次電池５１と補助二次電池５２の両者に近い位置にジャンクションボックス４７が配置され配線が短くなるようにし、主二次電池５１及び補助二次電池５２の出力端子からはジャンクションボックス４７を経由して図示しないインバータを介して電動モータ４１と旋回モータ４８とに接続されている。こうして、組み立てやメンテナンス時の配線の着脱が容易にできるようにしている。

以上のように、油圧ポンプ４２と、該油圧ポンプ４２を駆動する電動モータ４１と、該電動モータ４１に電力を供給するバッテリ５０とを旋回台フレーム３１上に備えるバックホー１において、前記バッテリ５０は主二次電池５１と補助二次電池５２からなり、旋回台フレーム３１上の後部に、油圧ポンプ４２と電動モータ４１と主二次電池５１が配置され、旋回台フレーム３１の側部上に補助二次電池５２が配置されるので、補助二次電池５２を空いたスペースに配置できスペースを有効利用できる。また、補助二次電池５２により電池容量を増大でき、作業時間を長くできる。

前記補助二次電池５２は旋回台フレーム３１に着脱可能に構成されるので、補助二次電池５２を搭載する仕様と搭載しない仕様として、ユーザーの要望に応じて選択する範囲を拡大できる。また、補助二次電池５２だけを取り外して別に充電ができ、補助二次電池５２を複数備えることで交互に使用して更に長く連続作業が可能となる。また、補助二次電池５２を外してエンジン発電機を搭載することでシリーズハイブリッド運転ができる。従って、屋内作業と屋外作業が混在するような現場などでは、必要に応じて主二次電池５１のみで作業する状態と、発電しながら作業を行う状態に切り換えることができる。このシリーズハイブリッド運転の状態では、蓄電池容量を最小限に抑えることができるので、バッテリ５０にかかるコストも抑えることができる。また、主二次電池５１で主に作業をし、主二次電池５１の容量が低下するとエンジン発電機からの電力に切り換えて充電しながら作業を行い、燃料消費を低減して作業をすることも可能となる。

前記補助二次電池５２の後下部にジャンクションボックス４７を設け、補助二次電池５２と主二次電池５１と、電動モータ４１からの配線をジャンクションボックス４７内で接続するので、接続作業や組立が容易にでき、メンテナンスも容易にできる。

１バックホー
３１旋回台フレーム
４１電動モータ
４２油圧ポンプ
４７ジャンクションボックス
４８旋回モータ
５０バッテリ
５１主二次電池
５２補助二次電池

Claims

油圧ポンプと、該油圧ポンプを駆動する電動モータと、該電動モータに電力を供給するバッテリとを旋回台フレーム上に備えるバックホーにおいて、前記バッテリは主二次電池と補助二次電池からなり、旋回台フレーム上の後部に、油圧ポンプと電動モータと主二次電池が配置され、旋回台フレームの側部上に補助二次電池が配置されることを特徴とする電動バックホー。
前記補助二次電池は旋回台フレームに着脱可能に構成されることを特徴とする請求項１に記載の電動バックホー。
前記補助二次電池の後下部にジャンクションボックスを設け、補助二次電池と主二次電池と電動モータからの配線をジャンクションボックス内で接続することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動バックホー。