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技術 ハイブリッド式建設機械

出願人 株式会社日立建機ティエラ
発明者 吉田肇野口修平藤井篤人
出願日 2014年1月9日 (6年11ヶ月経過) 出願番号 2014-002552
公開日 2015年7月23日 (5年5ヶ月経過) 公開番号 2015-132055
状態 特許登録済
技術分野 建設機械の構成部品
主要キーワード 動作系統 平坦板 メイン電圧 凸湾曲形状 作業フロア 周面板 電気部品ユニット 電動機カバー
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年7月23日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (19)

課題

旋回用発電電動機を大型化することなく、旋回用発電・電動機をペダル操作等の邪魔にならない位置に配置できるようにする。

解決手段

フロア部材15を、オペレータが足を乗せる足乗せ部16と、足乗せ部16の後部から上方に立上がってエンジン11の上側に向け後側に延びた運転席取付部17とを含んで構成する。フロア部材15の足乗せ部16には、走行用操作レバー・ペダル22、予備用操作ペダル23、スイング用操作ペダル24の操作を行う操作範囲から外れた位置で、かつ左,右方向の右側の隙間29に隣接した位置に切欠き孔38を設ける構成とする。この上で、旋回装置3の旋回用発電・電動機8は、切欠き孔38に対応する位置に、この切欠き孔38を貫通して上方に延びる状態で旋回フレーム6に設ける構成とする。

概要

背景

建設機械の代表例である油圧ショベルは、燃費の向上、排気ガス清浄化等を図るために、エンジン発電電動機との2種類の動力源を備えることによりハイブリッド化されている。

このハイブリッド式油圧ショベルは、自走可能な下部走行体と、該下部走行体上に旋回装置を介して旋回可能に搭載された上部旋回体と、該上部旋回体の前側に油圧アクチュエータを動力源として俯仰動可能に設けられた作業装置とにより構成されている。

一方、上部旋回体は、支持構造体をなす旋回フレームと、該旋回フレームに取付けられ前記旋回装置を回転駆動する動力源となる旋回用発電・電動機と、前記旋回フレームの後端部に取付けられ前記作業装置との重量バランスをとるカウンタウエイトと、該カウンタウエイトの前側に位置して前記旋回フレームの後側に左,右方向に延在する横置き状態で搭載されたエンジンと、該エンジンによって駆動され前記油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、前記エンジンと該油圧ポンプとに接続されたアシスト用発電・電動機と、前記旋回フレームの左,右方向の一側の前部に設けられ、オペレータが足を乗せる足乗せ部および該足乗せ部の後部から上方に立上がって前記エンジンの上側に向け後側に延びた運転席取付部からなるフロア部材と、前記旋回フレームの左,右方向の他側に前記フロア部材との間に隙間を介在させた状態で設けられ内部に燃料または作動油を貯える貯油タンクと、前記旋回用発電・電動機および前記アシスト用発電・電動機に対して電力給電を行うと共に、前記旋回用発電・電動機および前記アシスト用発電・電動機から電力の受電を行う蓄電装置とを備えている(例えば、特許文献1参照)。

概要

旋回用発電・電動機を大型化することなく、旋回用発電・電動機をペダル操作等の邪魔にならない位置に配置できるようにする。フロア部材15を、オペレータが足を乗せる足乗せ部16と、足乗せ部16の後部から上方に立上がってエンジン11の上側に向け後側に延びた運転席取付部17とを含んで構成する。フロア部材15の足乗せ部16には、走行用操作レバー・ペダル22、予備用操作ペダル23、スイング用操作ペダル24の操作を行う操作範囲から外れた位置で、かつ左,右方向の右側の隙間29に隣接した位置に切欠き孔38を設ける構成とする。この上で、旋回装置3の旋回用発電・電動機8は、切欠き孔38に対応する位置に、この切欠き孔38を貫通して上方に延びる状態で旋回フレーム6に設ける構成とする。

目的

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、旋回用発電・電動機を大型化することなく、旋回用発電・電動機をペダル操作等の邪魔にならない位置に配置できるようにしたハイブリッド式建設機械を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

自走可能な下部走行体と、該下部走行体上に旋回装置を介して旋回可能に搭載された上部旋回体と、該上部旋回体の前側に油圧アクチュエータ動力源として俯仰動可能に設けられた作業装置とからなり、前記上部旋回体は、支持構造体をなす旋回フレームと、該旋回フレームに取付けられ前記旋回装置を回転駆動する動力源となる旋回用発電電動機と、前記旋回フレームの後端部に取付けられ前記作業装置との重量バランスをとるカウンタウエイトと、該カウンタウエイトの前側に位置して前記旋回フレームの後側に左,右方向に延在する横置き状態で搭載されたエンジンと、該エンジンによって駆動され前記油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、前記エンジンと該油圧ポンプとに接続されたアシスト用発電・電動機と、前記旋回フレームの左,右方向の一側の前部に設けられ、オペレータが足を乗せる足乗せ部および該足乗せ部の後部から上方に立上がって前記エンジンの上側に向け後側に延びた運転席取付部からなるフロア部材と、前記旋回フレームの左,右方向の他側に前記フロア部材との間に隙間を介在させた状態で設けられ内部に燃料または作動油を貯える貯油タンクと、前記旋回用発電・電動機および前記アシスト用発電・電動機に対して電力給電を行うと共に、前記旋回用発電・電動機および前記アシスト用発電・電動機から電力の受電を行う蓄電装置とを備えてなるハイブリッド式建設機械において、前記フロア部材の足乗せ部には、各種ペダル操作を行う操作範囲から外れた位置で、かつ前記隙間に隣接した位置に切欠き孔を設け、前記旋回装置の旋回用発電・電動機は、前記切欠き孔に対応する位置に前記切欠き孔を貫通して上方に延びる状態で前記旋回フレームに設ける構成としたことを特徴とするハイブリッド式建設機械。

請求項2

前記フロア部材の足乗せ部には、前記切欠き孔から上方に突出する前記旋回用発電・電動機の上側部位を覆う電動機カバーを設ける構成としてなる請求項1に記載のハイブリッド式建設機械。

請求項3

前記フロア部材には、前記隙間との間を仕切るために、前記足乗せ部と運転席取付部の側縁に沿って前,後方向に延びるように立設された壁板を有し、前記壁板には、前記切欠き孔に繋がる位置に下端部から上側に切欠いて上向き切欠き孔を設ける構成としてなる請求項1または2に記載のハイブリッド式建設機械。

請求項4

前記エンジンの出力は、前記油圧ポンプを軽い負荷で駆動するのに必要とされる力を賄い、前記油圧ポンプの負荷が前記軽い負荷よりも大きくなると、前記エンジンの出力に前記アシスト用発電・電動機の出力をアシストさせる構成としてなる請求項1,2または3に記載のハイブリッド式建設機械。

技術分野

0001

本発明は、例えばエンジン発電電動機との2種類の動力源を有し、この2種類の動力源を状況に応じて適宜に使用するようにしたハイブリッド式建設機械に関する。

背景技術

0002

建設機械の代表例である油圧ショベルは、燃費の向上、排気ガス清浄化等を図るために、エンジンと発電・電動機との2種類の動力源を備えることによりハイブリッド化されている。

0003

このハイブリッド式油圧ショベルは、自走可能な下部走行体と、該下部走行体上に旋回装置を介して旋回可能に搭載された上部旋回体と、該上部旋回体の前側に油圧アクチュエータを動力源として俯仰動可能に設けられた作業装置とにより構成されている。

0004

一方、上部旋回体は、支持構造体をなす旋回フレームと、該旋回フレームに取付けられ前記旋回装置を回転駆動する動力源となる旋回用発電・電動機と、前記旋回フレームの後端部に取付けられ前記作業装置との重量バランスをとるカウンタウエイトと、該カウンタウエイトの前側に位置して前記旋回フレームの後側に左,右方向に延在する横置き状態で搭載されたエンジンと、該エンジンによって駆動され前記油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、前記エンジンと該油圧ポンプとに接続されたアシスト用発電・電動機と、前記旋回フレームの左,右方向の一側の前部に設けられ、オペレータが足を乗せる足乗せ部および該足乗せ部の後部から上方に立上がって前記エンジンの上側に向け後側に延びた運転席取付部からなるフロア部材と、前記旋回フレームの左,右方向の他側に前記フロア部材との間に隙間を介在させた状態で設けられ内部に燃料または作動油を貯える貯油タンクと、前記旋回用発電・電動機および前記アシスト用発電・電動機に対して電力給電を行うと共に、前記旋回用発電・電動機および前記アシスト用発電・電動機から電力の受電を行う蓄電装置とを備えている(例えば、特許文献1参照)。

先行技術

0005

特開2011−241540号公報

発明が解決しようとする課題

0006

ところで、油圧ショベルには、運転時の総重量となる運転質量が6トン未満に設定されたミニショベルと呼ばれる小型の油圧ショベルがあり、この小型の油圧ショベルでは、上部旋回体が小型化されている。特に、小型の油圧ショベルの中でも、狭い作業現場旋回動作できるように、上部旋回体が下部走行体の車幅寸法にほぼ収まる範囲で旋回動作できるように構成された後方超小旋回型超小旋回型と呼ばれる油圧ショベルは、上部旋回体がより一層小型化されている。

0007

ここで、油圧ショベルをハイブリッド化する場合、新規専用機を開発することが望ましい。しかし、早期にハイブリッド式油圧ショベルを市場に提供するためには、既存の油圧ショベルを活用し、この油圧ショベルに、ハイブリッド化するための各種電気部品、例えば発電・電動機、蓄電装置等を搭載できるように設計変更することがハイブリッド化の近道となっている。

0008

また、旋回用の発電・電動機は、旋回フレームの中央付近に配置されている。一方、フロア部材は、上部旋回体が小型化されているために、旋回フレーム上の多くの範囲を覆っている。このために、旋回用発電・電動機は、フロア部材の足乗せ部の下側に配置されることになる。この場合、旋回用発電・電動機は、減速機の上側に電動モータを取付ける構成としているから、旋回用油圧モータに比較して高さ寸法が大きくなっており、電動モータがフロア部材の足乗せ部に突出し、ペダル操作等の邪魔になる虞がある。

0009

そこで、特許文献1によるものでは、減速機に対して電動モータを平行移動させ、この減速機と電動モータとの間を回転力を伝達する機構をもって連結する構成としている。これにより、電動モータは、例えば足乗せ部の下側を避け、足乗せ部よりも高く形成された運転席取付部の位置に移動させることができる。

0010

しかし、特許文献1による旋回用発電・電動機は、減速機と電動モータとの間に回転力を伝達するための機構を設けているから、部品の増大、部品の複雑化等によって組立作業性が悪くなってしまう。しかも、旋回用発電・電動機の大型化によって大きな設置スペースが必要になるから、上部旋回体を小型化する場合の妨げになるという問題がある。

0011

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、旋回用発電・電動機を大型化することなく、旋回用発電・電動機をペダル操作等の邪魔にならない位置に配置できるようにしたハイブリッド式建設機械を提供することにある。

課題を解決するための手段

0012

本発明によるハイブリッド式建設機械は、自走可能な下部走行体と、該下部走行体上に旋回装置を介して旋回可能に搭載された上部旋回体と、該上部旋回体の前側に油圧アクチュエータを動力源として俯仰動可能に設けられた作業装置とからなり、前記上部旋回体は、支持構造体をなす旋回フレームと、該旋回フレームに取付けられ前記旋回装置を回転駆動する動力源となる旋回用発電・電動機と、前記旋回フレームの後端部に取付けられ前記作業装置との重量バランスをとるカウンタウエイトと、該カウンタウエイトの前側に位置して前記旋回フレームの後側に左,右方向に延在する横置き状態で搭載されたエンジンと、該エンジンによって駆動され前記油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、前記エンジンと該油圧ポンプとに接続されたアシスト用発電・電動機と、前記旋回フレームの左,右方向の一側の前部に設けられ、オペレータが足を乗せる足乗せ部および該足乗せ部の後部から上方に立上がって前記エンジンの上側に向け後側に延びた運転席取付部からなるフロア部材と、前記旋回フレームの左,右方向の他側に前記フロア部材との間に隙間を介在させた状態で設けられ内部に燃料または作動油を貯える貯油タンクと、前記旋回用発電・電動機および前記アシスト用発電・電動機に対して電力の給電を行うと共に、前記旋回用発電・電動機および前記アシスト用発電・電動機から電力の受電を行う蓄電装置とを備えてなる。

0013

上述した課題を解決するために、請求項1の発明が採用する構成の特徴は、前記フロア部材の足乗せ部には、各種ペダル操作を行う操作範囲から外れた位置で、かつ前記隙間に隣接した位置に切欠き孔を設け、前記旋回装置の旋回用発電・電動機は、前記切欠き孔に対応する位置に前記切欠き孔を貫通して上方に延びる状態で前記旋回フレームに設ける構成としたことにある。

0014

請求項2の発明は、前記フロア部材の足乗せ部には、前記切欠き孔から上方に突出する前記旋回用発電・電動機の上側部位を覆う電動機カバーを設ける構成としたことにある。

0015

請求項3の発明は、前記フロア部材には、前記隙間との間を仕切るために、前記足乗せ部と運転席取付部の側縁に沿って前,後方向に延びるように立設された壁板を有し、前記壁板には、前記切欠き孔に繋がる位置に下端部から上側に切欠いて上向き切欠き孔を設ける構成としたことにある。

0016

請求項4の発明は、前記エンジンの出力は、前記油圧ポンプを軽い負荷で駆動するのに必要とされる力を賄い、前記油圧ポンプの負荷が前記負荷よりも大きくなると、前記エンジンの出力に前記アシスト用発電・電動機の出力をアシストさせる構成としたことにある。

発明の効果

0017

請求項1の発明によれば、フロア部材の足乗せ部には、各種ペダル操作を行う操作範囲から外れた位置で、かつ左,右方向の他側の隙間に隣接した位置に切欠き孔を設けている。この上で、旋回装置の旋回用発電・電動機は、切欠き孔に対応する位置に、この切欠き孔を貫通して上方に延びる状態で旋回フレームに設けている。

0018

従って、旋回用発電・電動機は、切欠き孔を貫通して上方に延びた状態で配置されるが、この切欠き孔の位置は、各種ペダル操作を行う操作範囲から外れた位置であるから、旋回用発電・電動機は、ペダル操作の邪魔にならない位置に配置することができる。しかも、貯油タンクとの隙間に隣接した位置は、フロア部材に乗り降りするときの乗降口とは反対側となるから、旋回用発電・電動機は、フロア部材に乗り降りするときにも邪魔になることはない。

0019

この結果、ペダル操作を行う足乗せ部上の操作範囲から外れた位置に形成した切欠き孔に合わせ、旋回フレームに旋回用発電・電動機を配置するという簡単な構成で、旋回用発電・電動機をペダル操作等の邪魔にならない位置に配置することができる。これにより、旋回用発電・電動機の大型化を抑制でき、上部旋回体を小型化することができる。

0020

請求項2の発明によれば、フロア部材の足乗せ部に設けた電動機カバーは、切欠き孔から上方に突出する旋回用発電・電動機の上側部位を覆うことができる。これにより、フロア部材上のオペレータの居住空間では、旋回用発電・電動機を覆い隠すことにより、動作音油液等の浸入を防ぐことができ、また見栄えを良好にすることができる。

0021

請求項3の発明によれば、フロア部材には、足乗せ部および運転席取付部の側縁に沿って前,後方向に延びるように壁板が立設されている。この場合、前記壁板には、切欠き孔に繋がるように下端部から上側に切欠いて上向き切欠き孔を設けているから、足乗せ部からはみ出すような位置でも旋回用発電・電動機を配置することができ、設計の自由度を高めることができる。

0022

請求項4の説明によれば、エンジンの出力は、油圧ポンプを軽い負荷で駆動するのに必要とされる力を賄う設定としているから、エンジンには、出力が小さな小型(小排気量)のものを用いることができる。これにより、排気ガスを清浄化するための排気ガス規制に対し、エンジンの出力を規制対象外まで小さく抑えて規制による負担を軽減することができ、建設機械を安価にハイブリッド化することができる。

0023

しかも、出力が小さなエンジンは、全体的に小型に形成されているから、エンジンの周囲に機器類を配置するための空間を確保することができる上に、エンジンの小型化に伴って上部旋回体を小型化することもできる。一方、小型(小排気量)のエンジンを用いることで、燃料消費率を良好にすることができる。さらに、油圧ポンプを軽い負荷よりも大きな重い負荷で駆動するときには、エンジンの出力にアシスト用発電・電動機の出力をアシストさせることにより、この油圧ポンプを駆動することができる。

図面の簡単な説明

0024

本発明の実施の形態によるハイブリッド式油圧ショベルを示す正面図である。
作業装置を省略したハイブリッド式油圧ショベルを前側から示す左側面図である。
キャブボックスを省略した上部旋回体を拡大して示す斜視図である。
キャブボックス、運転席、外装カバー等を省略した上部旋回体を拡大して示す平面図である。
図3の上部旋回体をフロア部材を省略した状態で示す斜視図である。
図5の上部旋回体を熱交換器カバー電気部品ユニット、外装カバーを取外した状態で示す分解斜視図である。
図3中の上部旋回体をフロア部材を断面状態として示す拡大正面図である。
旋回フレームにフロア部材、旋回用発電・電動機等を搭載した状態を右側から示す拡大背面図である。
フロア部材をチルトアップした状態を図8と同様位置から見た拡大背面図である。
旋回フレームと旋回用発電・電動機を示す平面図である。
旋回フレームと旋回用発電・電動機を図10中の矢示XI−XI方向から見た断面図である。
フロア部材に電動機カバーを取付けた状態を拡大して示す斜視図である。
電動機カバーを取外した状態のフロア部材を図12と同様位置から見た分解斜視図である。
フロア部材に対する電動機カバーの取付状態を示す要部拡大の斜視図である。
単体の電動機カバーを示す拡大斜視図である。
エンジンの出力特性と発電・電動機の出力特性と油圧ポンプの特性との関係を示す特性線図である。
エンジンと発電・電動機の出力特性を示す特性線図である。
ハイブリッド式油圧ショベルの動作系統を示す構成図である。

実施例

0025

以下、本発明の実施の形態に係るハイブリッド式建設機械として、動力源としてエンジンと発電・電動機とを併用したハイブリッド式油圧ショベルを例に挙げ、図1ないし図18を参照しつつ詳細に説明する。

0026

図1において、1はハイブリッド式建設機械の代表例としてのハイブリッド式油圧ショベルを示している。このハイブリッド式油圧ショベル1は、例えば運転質量が6トン未満のミニショベルと呼ばれるもので、旋回動作時に上部旋回体4の後部が下部走行体2の車幅寸法内にほぼ収まる後方超小旋回型の油圧ショベルとして構成されている。

0027

ハイブリッド式油圧ショベル1は、図1図2に示すように、自走可能なクローラ式の下部走行体2と、該下部走行体2上に設けられた旋回装置3と、前記下部走行体2上に該旋回装置3を介して旋回可能に搭載された上部旋回体4と、該上部旋回体4の前側に俯仰動可能に設けられ、土砂掘削作業等を行う作業装置5とにより構成されている。

0028

下部走行体2は、トラックフレーム2Aと、該トラックフレーム2Aの左,右両側に設けられた駆動輪2Bと、該駆動輪2Bと前,後方向の反対側に位置して前記トラックフレーム2Aの左,右両側に設けられた遊動輪2Cと、前記駆動輪2Bと遊動輪2C(いずれも左側のみ図示)とに亘って巻回された履帯2Dとを含んで構成されている。左,右の駆動輪2Bは、油圧モータからなる左,右の走行用モータ2E,2F(図18参照)によって回転駆動され、これにより、下部走行体2は自走可能となっている。一方、トラックフレーム2Aの中央部の上側には、大径で短尺筒体2Gが設けられ、該筒体2G上には、旋回装置3が取付けられている。ここで、下部走行体2の走行用モータ2E,2Fは、例えば走行速度を低速段高速段の2段階に切換えることができる。

0029

旋回装置3は、下部走行体2に対して上部旋回体4を水平方向で旋回可能に支持するものである。旋回装置3は、下部走行体2の筒体2G上に取付けられた円環状の内輪と、該内輪の径方向の外側に同心円上に設けられた円環状の外輪と、前記内輪の外周側と前記外輪の内周側との間に転動可能に配置され前記内輪と外輪とを相対回転可能に支持する多数個転動体(いずれも図示せず)と、動力源となる後述の旋回用発電・電動機8とを含んで構成されている。

0030

作業装置5は、後述する旋回フレーム6に俯仰動可能に取付けられたブーム5Aと、該ブーム5Aの先端部に俯仰動可能に取付けられたアーム5Bと、該アーム5Bの先端部に回動可能に取付けられたバケット5Cと、これらを駆動する油圧アクチュエータとしての油圧シリンダからなるブームシリンダ5D、アームシリンダ5E、バケットシリンダ5Fとにより構成されている。

0031

上部旋回体4は、後述の旋回フレーム6が旋回装置3を介して下部走行体2上に旋回自在に搭載され、この旋回フレーム6上には、図3ないし図9に示すように、後述の旋回用発電・電動機8、カウンタウエイト9、エンジン11、油圧ポンプ13、アシスト用発電・電動機14、フロア部材15、作動油タンク27、燃料タンク28、蓄電装置30、切欠き孔38,39、電動機カバー40等が設けられている。

0032

6は上部旋回体4の支持構造体を形成する旋回フレームである。この旋回フレーム6は、図10図11に示すように、前,後方向に延びた底板6Aと、該底板6A上に左,右方向に間隔をもって前,後方向に延びて立設された左縦板6B,右縦板6Cと、前記底板6Aの前端部位から左,右方向の左側に延びつつ屈曲して後方に延びた左サイドフレーム6Dと、前記底板6Aの前端部位から左,右方向の右側に延びつつ屈曲して後方に延びた右サイドフレーム6Eと、前記各縦板6B,6Cの後端部に固着された状態で前記底板6A上に左,右方向に延びて立設された後横板6Fと、該後横板6Fの後側に位置して前記底板6A上に立設されたC字形状ないしU字形状の後縦板6Gと、前記各縦板6B,6Cの前側に設けられた支持ブラケット6Hとにより構成されている。この支持ブラケット6Hは、底板6Aよりも前方に突出して設けられ、先端側には作業装置5が左,右方向に揺動可能に取付けられている。

0033

さらに、旋回フレーム6を構成する底板6Aには、後述するフロア部材15の切欠き孔38に対応する位置に電動機取付孔6Jが設けられている。この電動機取付孔6Jは、後述の旋回用発電・電動機8を取付けるための円形孔として形成されている。

0034

ここで、電動機取付孔6Jが設けられている位置について述べる。電動機取付孔6Jは、旋回用発電・電動機8が旋回装置3の内輪の内周側に形成された内歯車に噛合するものであるから、この内輪上の近傍位置に設けられている。具体的には、フロア部材15の切欠き孔38は、フロア部材15上でのオペレータのペダル操作、フロア部材15への乗降動作の邪魔にならない位置、即ち、フロア部材15の左,右方向の右側位置に形成されている。そこで、電動機取付孔6Jは、フロア部材15の切欠き孔38の下側に位置するように、底板6Aの前側(支持ブラケット6Hの後側)に位置して左,右の縦板6B,6C間に設けられている。

0035

7は旋回フレーム6に設けられた蓄電装置取付台を示し、該蓄電装置取付台7は、後述の蓄電装置30を旋回フレーム6上に取付けるものである。蓄電装置取付台7は、旋回フレーム6の中央付近、具体的には、後述するフロア部材15と燃料タンク28との間に形成される隙間29に配置され、右縦板6Cの上側位置を右サイドフレーム6Eの前端から後横板6Fまで延びる横長なボックス状台座として形成されている。

0036

8は旋回フレーム6に取付けられた本発明の特徴部分となる旋回用発電・電動機を示している。この旋回用発電・電動機8は、図11に示すように、前述した旋回装置3、即ち、下部走行体2上で上部旋回体4を回転駆動する動力源となっている。旋回用発電・電動機8は、下側が旋回フレーム6の電動機取付孔6Jに挿嵌された状態で底板6Aにボルト止めされ、内部に歯車減速手段(図示せず)を備えた減速機構8Aと、該減速機構8Aの上部に上側に延びた状態で取付けられた電動モータ8Bと、前記減速機構8Aの下側に位置して前記減速機構8Aの出力軸(図示せず)に設けられたピニオン8Cとにより構成されている。旋回用発電・電動機8には、例えば後側に位置して接続端子8Dが設けられ、この接続端子8Dには、後述の三相交流ケーブル34が接続されている。

0037

旋回用発電・電動機8は、旋回フレーム6の電動機取付孔6Jに挿嵌された状態で底板6Aに取付けられることにより、後述するフロア部材15の切欠き孔38に対応する位置に配置されている。しかも、旋回用発電・電動機8は、底板6Aからの高さ寸法(上,下方向寸法)が油圧式のものに比較して大きいため、図7図8に示すように、フロア部材15をチルトダウンさせた状態では、上部の電動モータ8Bが切欠き孔38を貫通してフロア部材15の足乗せ部16よりも上方に延びた状態となる。

0038

しかし、旋回用発電・電動機8は、フロア部材15の切欠き孔38に対応する位置に配置されているから、後述する操作レバー・ペダル22等を操作するときや、フロア部材15に乗降するときに邪魔になることはない。

0039

旋回用発電・電動機8は、後述の蓄電装置30からの給電によってピニオン8Cを回転駆動することにより、旋回装置3を介して下部走行体2上で上部旋回体4を旋回動作させるものである。一方で、旋回用発電・電動機8は、旋回動作を減速するときに発生する回生エネルギを蓄電装置30に蓄えることができる。旋回用発電・電動機8は、三相交流ケーブル34を介して旋回用インバータ33に電気的に接続されている。

0040

9は旋回フレーム6の後端部に取付けられたカウンタウエイトを示している。このカウンタウエイト9は、作業装置5との重量バランスをとるもので、後向きに突出した凸湾曲形状をなしている。カウンタウエイト9の上部前側には、フロア取付ブラケット9Aが設けられ、このフロア取付ブラケット9Aの上側には、後述するフロア部材15の後側が取付けられる。さらに、フロア取付ブラケット9Aの前側には、後述する電気部品取付ブラケット32の上側部分が取付けられる。

0041

10はフロア取付ブラケット9Aの右側に位置してカウンタウエイト9から前側に延びて設けられた熱交換器カバーである。この熱交換器カバー10は、後述するエンジン11、熱交換器12の上側を覆う上面部10Aと、該上面部10Aの前側から下側に延びて前記エンジン11、熱交換器12の前側を覆う前面部10Bとにより構成され、該前面部10Bの下側は、例えば蓄電装置取付台7の後部に取付けられている。

0042

11はカウンタウエイト9の前側に位置して旋回フレーム6上に設けられたエンジンを示している。このエンジン11は、旋回フレーム6の後側に位置する後縦板6G上に、左,右方向に延在する横置き状態で搭載されている。エンジン11には、図6に示すように、排気ガスを排出するための排気管11Aが設けられ、該排気管11Aには、エンジン11の左側に位置してマフラ11Bが設けられている。このマフラ11Bは、排気ガスの騒音を低減するために備えられている。これ以外にも、エンジン11の出力が排気ガス規制の設定値を越える場合には、マフラ11Bを排気ガス後処理装置に変更することで、エンジン11から排出される排気ガス中の有害物質を除去することができる。一方、エンジン11の右側には、ラジエータオイルクーラ等を含む熱交換器12が配設されている。

0043

ここで、エンジン11の性能(出力)について述べる。エンジン11の出力は、図17に示すように、後述する油圧ポンプ13を軽い負荷で駆動するのに必要とされる力を賄い得る大きさに設定されている。具体的には、エンジン11の出力は、下部走行体2を低速段で走行させたときの低速走行時、または作業装置5、旋回装置3を用いて一般的な掘削作業を行ったときの通常の作業時に、油圧ポンプ13を駆動するのに必要な値に設定されている。一方で、油圧ポンプ13の負荷が前記軽い負荷よりも大きくなったとき、例えば、下部走行体2を高速段で走行させたときの高速走行時には、エンジン11の出力に対しアシスト用発電・電動機14の出力をアシストして油圧ポンプ13を駆動する構成としている。

0044

従って、エンジン11は、油圧ポンプ13を軽い負荷で駆動できる出力を有していればよいから、出力に合せて小型化(小排気量化)できる上に、このエンジン11に関連する機器、例えばマフラ11B(排気ガス後処理装置)、熱交換器12等も小型化することができる。これにより、エンジン11の周囲には、各機器を小型化したことにより、機器類を設置するための空間を設けることができる。

0045

13はエンジン11の左側に設けられた油圧ポンプを示している。この油圧ポンプ13は、入力軸がエンジン11の出力軸と同軸に設けられ、該エンジン11によって駆動されるものである。油圧ポンプ13は、下部走行体2の各走行用モータ2E,2Fと作業装置5の各シリンダ5D,5E,5Fを駆動するための動力源として、作動油を昇圧して吐出するものである。

0046

ここで、図16に示すように、油圧ポンプ13を軽い負荷で駆動するのに必要とされる出力は、エンジン11の出力により賄うことができる。一方、油圧ポンプ13をこれよりも重い負荷で駆動するのに必要とされる出力は、エンジン11の出力に後述するアシスト用発電・電動機14の出力を加える(アシストさせる)ことにより賄うことができる。

0047

14はエンジン11の左側に位置して該エンジン11の出力軸と油圧ポンプ13の入力軸とに接続されたアシスト用発電・電動機(図6参照)である。このアシスト用発電・電動機14は、エンジン11によって回転駆動することにより発電し、またはエンジン11に加えて油圧ポンプ13の駆動を補助するものである。アシスト用発電・電動機14は、後述の三相交流ケーブル34を介してアシスト用インバータ35に電気的に接続されている。

0048

次に、本発明の特徴部分となる切欠き孔38が形成されるフロア部材15の構成について説明する。

0049

15は旋回フレーム6上の左,右方向の一側となる左側寄りに設けられたフロア部材を示している。このフロア部材15は、図7ないし図9に示すように、その前端位置が後述の傾転支持部材26を介して旋回フレーム6の前端位置に傾転可能(チルトアップ、チルトダウン可能)に支持されている。一方、フロア部材15の後側位置は、カウンタウエイト9の上部に支持されている。フロア部材15は、後述する足乗せ部16、運転席取付部17、レバー・ペダル取付部18、壁板19を含んで構成されている。

0050

16はフロア部材15の前側の低所に位置する足乗せ部である。この足乗せ部16は、後述する運転席20に着座したオペレータが足を乗せるものである。足乗せ部16は、運転席20の前側から右端部までの広い範囲に、左,右方向に長尺略長方形状の平坦板体として形成された作業フロア部16Aと、後述するキャブボックス25のドア25A側となる作業フロア部16Aの左側に1段低く形成され、オペレータがフロア部材15に乗り降りするときに足を掛ける乗降用フロア部をなすステップ部16Bとにより構成されている。

0051

17は後述の運転席20を取付けるためにフロア部材15の後側部分を構成する運転席取付部である。この運転席取付部17は、足乗せ部16の後部から上方に立上がってエンジン11の上側に向け後側に延びるステップ状に形成されている。運転席取付部17は、図12図13に示すように、足乗せ部16の後部から上方に立上がった立上がり部17Aと、該立上がり部17Aの上部から後側に延びた平坦板17Bと、該平坦板17Bの後部から斜め上側に向けて延びた背板17Cと、該背板17Cの上部から後側に延びた取付板17Dとにより構成されている。前記平坦板17B上には、運転席20が取付けられている。

0052

18は足乗せ部16の前側に設けられたレバー・ペダル取付部である(図3図12参照)。このレバー・ペダル取付部18は、足乗せ部16の前端に沿って左,右方向に延び、後述の傾転支持部材26を介して旋回フレーム6の前部に傾転可能(チルトアップ、チルトダウン可能)に取付けられている。さらに、レバー・ペダル取付部18には、左,右方向の中央に位置して後述する走行用の操作レバー・ペダル22を取付けるための中央開口18Aと、該中央開口18Aの左側に位置する左開口18Bと、前記中央開口18Aの右側に位置する右開口18Cとが設けられている。この左,右の開口18B,18Cには、作業装置5を揺動したり、オプション油圧機器(図示せず)を駆動するための後述のペダル23,24が取付けられている。

0053

19はフロア部材15の右側に設けられた壁板である。この壁板19は、足乗せ部16と運転席取付部17の側縁に沿って前,後方向に延びるように立設されている。即ち、壁板19は、背板17Cの上部から前側に向け下向きに傾斜した縦板からなり、後述の隙間29との間を仕切っている。

0054

ここで、フロア部材15に搭乗したオペレータが足乗せ部16上で操作(作業)を行うときに必要となる範囲、即ち、各種ペダル操作を行うための操作範囲について述べる。運転席20に着座したオペレータは、左,右の操作ペダル23,24を操作するために両足を開くから、左,右方向の操作範囲として各操作ペダル23,24に足を掛けることができる左,右方向寸法(幅寸法)が必要なる。具体的には、レバー・ペダル取付部18に設けられた左開口18Bと右開口18Cとの間の範囲が、ペダル操作を行うときの操作範囲の左,右方向寸法となる。一方、操作範囲の前,後方向寸法は、足乗せ部16の前,後方向寸法と同等となっている。これらのことから、足乗せ部16上でペダル操作をするために必要な操作範囲は、作業フロア部16Aとほぼ同じ範囲となっている。

0055

20はフロア部材15を構成する運転席取付部17の平坦板17B上に設けられた運転席で、該運転席20は、オペレータが着座するものである。運転席20の左,右両側には、作業装置5等を操作するための作業用の操作レバー21が配設されている。

0056

22は運転席20の前方となるレバー・ペダル取付部18の中央開口18Aに設けられた走行用の操作レバー・ペダルである。この走行用の操作レバー・ペダル22は、下部走行体2を走行させるときに手動操作または足踏み操作によって操作されるものである。

0057

23は操作レバー・ペダル22の左側に位置してレバー・ペダル取付部18の左開口18Bに設けられた予備用操作ペダルで、該予備用操作ペダル23は、追加して設けられる油圧機器、例えばブレーカグラップル等(いずれも図示せず)を駆動するときに操作するものである。一方、24は操作レバー・ペダル22の右側に位置してレバー・ペダル取付部18の右開口18Cに設けられたスイング用操作ペダルで、該操作ペダル24は、作業装置5を左,右方向に揺動操作スイング操作)するものである。

0058

25はフロア部材15上に設けられたキャブボックスで、該キャブボックス25は、上,下方向に長尺な有蓋ボックス体として形成されている。このキャブボックス25の左側面には、前側寄りに位置してドア25Aが開閉可能に設けられている。このドア25Aを開くことにより、フロア部材15に乗り降りすることができる。なお、キャブボックス25に代え、支柱上にルーフ部が設けられたキャノピを適用することもできる。

0059

ここで、フロア部材15、運転席20、作業用の操作レバー21、走行用の操作レバー・ペダル22、キャブボックス25等は、旋回フレーム6上に搭載された1つのユニットとして構成されている。このキャブユニットは、図7に示すように、フロア部材15のレバー・ペダル取付部18が旋回フレーム6の前端部に対し、左,右方向に延びる軸線回動軸線とするヒンジ構造をもった左,右の傾転支持部材26を介して取付けられている。これにより、キャブユニットは、前側の傾転支持部材26を支点として後側が上,下方向に傾転可能となっている。

0060

27は貯油タンクとしての作動油タンクで(図4参照)、該作動油タンク27は、旋回フレーム6の左,右方向の他側となる右側、具体的には、熱交換器12の前側に位置して右サイドフレーム6Eの近傍に設けられている。この作動油タンク27は、油圧ポンプ13に供給する作動油を貯えるものである。

0061

28は作動油タンク27の左前側の近傍に位置して旋回フレーム6上に設けられた貯油タンクとしての燃料タンクである。この燃料タンク28は、エンジン11に供給する燃料を貯えるものである。

0062

ここで、貯油タンクを構成する作動油タンク27、燃料タンク28、具体的には、燃料タンク28は、旋回フレーム6の右縦板6Cよりも右側に配置することにより、フロア部材15(キャブボックス25)との間に隙間29を介在させた状態で設けられている。この燃料タンク28とフロア部材15との間の隙間29には、蓄電装置取付台7上に位置して後述の蓄電装置30が配置されている。

0063

30は旋回フレーム6上に設けられた蓄電装置で、該蓄電装置30は、燃料タンク28とフロア部材15(キャブボックス25)との隙間29に位置して蓄電装置取付台7上に配設されている。蓄電装置30は、旋回用発電・電動機8およびアシスト用発電・電動機14に対して電力の給電を行うと共に、旋回用発電・電動機8およびアシスト用発電・電動機14から電力の受電(蓄電)を行うもので、例えばリチウムイオンバッテリを用いて構成されている。

0064

なお、蓄電装置30としては、リチウムイオンバッテリ以外にも、例えば電気二重層キャパシタを用いることもできる。蓄電装置30にキャパシタを用いる場合には、蓄電装置30の出力端子チョッパを接続して設け、該チョッパによって蓄電装置30の出力端子電圧を一定に保持するのが好ましい。

0065

蓄電装置30は、燃料タンク28とキャブボックス25との間の狭い空間に収まるように、左,右方向に扁平で上,下方向に延びた縦長な直方体状に形成されている。蓄電装置30は、図18に示すように、給電用のケーブル37を介して後述のディスコネクトスイッチ31、各インバータ33,35と電気的に接続されている。

0066

31は蓄電装置30の前部上側に設けられたディスコネクトスイッチである。このディスコネクトスイッチ31は、例えば、蓄電装置30の正側の出力端子に接続して設けられ、操作用のボタン31Aを有している(図3参照)。そして、ディスコネクトスイッチ31は、常時は蓄電装置30と各インバータ33,35との間を接続し、ボタン31Aが操作されることによって蓄電装置30と各インバータ33,35との間を遮断するものである。

0067

32はエンジン11の前側に位置して旋回フレーム6に設けられた電気部品取付ブラケットである。この電気部品取付ブラケット32は、図7に示すように、フロア部材15の運転席取付部17に沿うようにステップ状に形成され、該運転席取付部17内に配置されている。そして、電気部品取付ブラケット32は、上側部分がカウンタウエイト9のフロア取付ブラケット9Aに取付けられ、下側部分が旋回フレーム6の後横板6Fの上部に取付けられている。

0068

33は旋回用発電・電動機8を制御するために該発電・電動機8に電気的に接続された旋回用インバータである。この旋回用インバータ33は、蓄電装置30側となる電気部品取付ブラケット32の右側位置に取付けられている。これにより、旋回用インバータ33は、旋回用発電・電動機8後側近傍に配置され、該旋回用発電・電動機8に三相交流ケーブル34を用いて接続されている。旋回用インバータ33は、複数のスイッチング素子(図示せず)等を組合せることにより構成されている。

0069

旋回用インバータ33は、旋回用発電・電動機8の回生時には、旋回用発電・電動機8による交流回生電力直流電力に変換して蓄電装置30に供給する。一方、旋回用発電・電動機8の旋回駆動時には、蓄電装置30からの直流電力を交流の駆動電力に変換して旋回用発電・電動機8に供給する。

0070

ここで、三相交流ケーブル34は、図11に示すように、旋回用発電・電動機8の後側に設けられた接続端子8Dに接続され、この接続端子8Dから立下りつつ、旋回用インバータ33に向けて後側に延びている。

0071

35はアシスト用発電・電動機14を制御するために該発電・電動機14に電気的に接続されたアシスト用インバータである。このアシスト用インバータ35は、旋回用インバータ33の左側(蓄電装置30と離れる側)に並べて電気部品取付ブラケット32に取付けられている。これにより、アシスト用インバータ35は、エンジン11の左側に配置されたアシスト用発電・電動機14に近い位置に配置されている。

0072

このアシスト用インバータ35は、旋回用インバータ33と同様に、複数のスイッチング素子(図示せず)等を組合せることにより構成されている。アシスト用インバータ35は、アシスト用発電・電動機14の発電時には、該アシスト用発電・電動機14による交流の発電電力を直流電力に変換して蓄電装置30に供給する。一方、アシスト用発電・電動機14の駆動時には、アシスト用インバータ35は、蓄電装置30からの直流電力を交流の駆動電力に変換してアシスト用発電・電動機14に供給する。

0073

アシスト用インバータ35は、前述した旋回用インバータ33、旋回用発電・電動機8間と同様に、アシスト用発電・電動機14に三相交流ケーブル34を用いて接続されている。

0074

36は各インバータ33,35の左側に位置して電気部品取付ブラケット32に取付けられたコンタクタボックスで、コンタクタボックス36は、旋回用インバータ33およびアシスト用インバータ35と蓄電装置30との間に電気的に配置されている。このコンタクタボックス36は、例えば、1個のメイン電圧伝達用コンタクタ、各インバータ33,35に対応して2個のインバータ用コンタクタ充電用リレー等(いずれも図示せず)を内蔵している。各インバータ用コンタクタのうち、一方のインバータ用コンタクタは、旋回用インバータ33と蓄電装置30との間の接続と遮断を行うものである。他方のインバータ用コンタクタは、アシスト用インバータ35と蓄電装置30との間の接続と遮断を行うものである。これらのコンタクタは、例えばイグニッションキー(図示せず)、ディスコネクトスイッチ31のボタン31Aの操作に応じて、接続状態遮断状態とが切換わる。

0075

ここで、旋回用インバータ33、アシスト用インバータ35およびコンタクタボックス36は、電気部品取付ブラケット32に左,右方向に並べて配置されている。この場合、旋回用インバータ33が平面視で蓄電装置30に最も接近した位置に配置され、アシスト用インバータ35が旋回用インバータ33の左側に並べて配置され、コンタクタボックス36が各インバータ33,35よりも蓄電装置30から離間した左側位置に配置されている。

0076

このように、旋回用インバータ33、アシスト用インバータ35およびコンタクタボックス36を所望の順番で配置することにより、旋回用インバータ33と旋回用発電・電動機8とを近い位置に配置でき、アシスト用インバータ35とアシスト用発電・電動機14とを近い位置に配置できる。これにより、インバータ33,35と発電・電動機8,14とを接続する三相交流ケーブル34を短く形成することができる。しかも、蓄電装置30、各インバータ33,35、コンタクタボックス36間を接続する給電用のケーブル37も短く形成でき、配線作業も容易に行うことができる。

0077

次に、本発明の特徴部分を構成する切欠き孔38の構成および機能について詳しく説明する。

0078

38はフロア部材15の足乗せ部16に設けられた切欠き孔を示している。この切欠き孔38は、旋回用発電・電動機8と足乗せ部16とが干渉しないように設けられた逃し孔を構成している。ここで、切欠き孔38が形成されている位置について詳述する。まず、切欠き孔38は、走行用の操作レバー・ペダル22、予備用操作ペダル23、スイング用操作ペダル24の操作を行う操作範囲を避けた位置、具体的には、操作範囲に相当する足乗せ部16の作業フロア部16Aを避けた位置に配置されている。この場合、作業フロア部16Aの左側(キャブボックス25のドア25A側)は、オペレータの乗降口となっているから、切欠き孔38は、作業フロア部16Aの右側、即ち、フロア部材15と燃料タンク28との隙間29に隣接した位置に配置されている。

0079

切欠き孔38は、図8に示すようにフロア部材15がチルトダウンした状態、または図9に示すようにフロア部材15をチルトアップさせる場合でも、旋回用発電・電動機8、三相交流ケーブル34等を確実に避けることができるように、十分な大きさをもった略長方形状の開口として形成されている。詳しくは、切欠き孔38は、作業フロア部16Aの右側部位を前,後方向に亘るほぼ全部と、レバー・ペダル取付部18の後側の一部とに形成されている。切欠き孔38は、レバー・ペダル取付部18側となる前側部位が、前側に向けて幅寸法が小さくなる台形部38Aとなっている。これにより、レバー・ペダル取付部18の右開口18Cを避けつつ切欠き孔38を大きく形成することができる。

0080

39はフロア部材15の壁板19に設けられた上向き切欠き孔である。この上向き切欠き孔39は、切欠き孔38に繋がる壁板19に下端部から上側に切欠いて形成されている。これにより、上向き切欠き孔39は、フロア部材15の足乗せ部16から右側にはみ出すような位置に旋回用発電・電動機8が配置された場合でも、旋回用発電・電動機8を避けることができる。上向き切欠き孔39は、旋回用発電・電動機8が配置される前側部分が高く、後側部分が低くなるようにステップ状に形成されている。

0081

40はフロア部材15の足乗せ部16に取付けられた電動機カバーを示している。この電動機カバー40は、切欠き孔38から上方に突出する旋回用発電・電動機8の上側部位を覆うものである。電動機カバー40は、図15に示すように、天板41と周面板42とにより構成されている。天板41は、上向き切欠き孔39のステップ形状に合わせ、前側に位置する平坦な高板部41Aと、該高板部41Aの後端から下向きに立下がった立下がり部41Bと、該立下がり部41Bの下端から後側に延びた平坦な低板部41Cとにより形成されている。

0082

一方、電動機カバー40の周面板42は、天板41の右側を除く、前側、後側、左側の3辺から下向きに延びた前面部42A、後面部42B、左面部42Cにより形成されている。周面板42の前面部42Aは、切欠き孔38の台形部38Aに嵌まるものであるから、台形部38Aに倣って前側に突出した台形状に形成されている。これにより、電動機カバー40の左前側部分を面取り形状とすることができ、スイング用操作ペダル24に掛けた足を効率よく避けることができる。

0083

このように構成された電動機カバー40は、図14に示すように、周面板42の下側部分を足乗せ部16に形成した切欠き孔38に挿入し、天板41の右縁を上向き切欠き孔39に合うように壁板19に当接させる。この状態で、電動機カバー40は、周面板42と足乗せ部16、レバー・ペダル取付部18との間、天板41と壁板19との間に溶接手段を施すことにより、フロア部材15に取付けられている。電動機カバー40は、切欠き孔38,39を覆って閉塞することにより、旋回用発電・電動機8の動作音、油液等の浸入を防ぐことができ、また見栄えを良好にすることができる。

0084

ここで、電動機カバー40は、フロア部材15が傾転動作(チルトアップ、チルトダウン)することを考慮し、傾転動作時に旋回用発電・電動機8に干渉し易い後側で、該旋回用発電・電動機8との間隔が大きくなるように形成されている。即ち、電動機カバー40の周面板42の前面部42Aと旋回用発電・電動機8との前側間隔よりも、電動機カバー40の天板41の立下がり部41Bと旋回用発電・電動機8との後側間隔の方が大きく、例えば、後側間隔を前側間隔の1.5〜4倍程度に設定している。これにより、フロア部材15を傾転動作させた場合でも、旋回用発電・電動機8と電動機カバー40との接触を確実に防止することができる。

0085

なお、43はフロア部材15の右側に位置して設けられた外装カバーで、該外装カバー43は、熱交換器12、作動油タンク27、燃料タンク28等を覆うものである。外装カバー43は、図2図3に示すように、後側に位置して熱交換器12の上側を覆う後カバー43Aと、該後カバー43Aの前側に開閉可能に設けられ、作動油タンク27、燃料タンク28を覆う右前カバー43Bと、燃料タンク28の左面から上面を覆うようにキャブボックス25の側面に対面して設けられた仕切カバー43Cとにより構成されている。

0086

44は旋回フレーム6上に設けられたコントロールバルブである(図18参照)。このコントロールバルブ44は、下部走行体2の走行用モータ2E,2F、作業装置5の各シリンダ5D,5E,5Fを制御する複数個油圧制御弁により形成されている。コントロールバルブ44は、油圧ポンプ13から供給される圧油を作業用の操作レバー21の操作に応じ、この操作に対応した油圧アクチュエータに圧油を供給するものである。

0087

本実施の形態によるハイブリッド式油圧ショベル1は、上述の如き構成を有するもので、次に、この油圧ショベル1の動作について説明する。

0088

まず、オペレータは、フロア部材15上に搭乗して運転席20に着座する。この状態で走行用の操作レバー・ペダル22を操作することにより、コントロールバルブ44から下部走行体2の走行用モータ2E,2Fに圧油を供給し、左,右の駆動輪2Bを駆動してハイブリッド式油圧ショベル1を前進または後退させることができる。

0089

一方、運転席20に着座したオペレータは、作業用の操作レバー21とスイング用操作ペダル24を操作することにより、旋回装置3(旋回用発電・電動機8)によって上部旋回体4を旋回させたり、作業装置5を俯仰動させたりして土砂の掘削作業等を行うことができる。

0090

ここで、エンジン11とアシスト用発電・電動機14とによって油圧ポンプ13を駆動する場合について、図16図17を用いて説明する。45はエンジン11の定格出力である定格出力特性線を示し、46は油圧ポンプ13の特性線(P−Q線図)を示している。この特性線46は、エンジン11を定格出力(エンジン11の定格出力特性線45)内において駆動したときの油圧ポンプ13のP−Q特性である。47はエンジン11の定格出力にアシスト用発電・電動機14の出力をアシストさせたときの合計出力特性線である。

0091

下部走行体2を低速で走行させる場合(低速走行時領域48)、または旋回装置3、作業装置5を用いて通常の作業を行う場合(通常作業時領域49)には、油圧ポンプ13を軽い負荷で駆動すればよい。従って、これらの低速走行時領域48、通常作業時領域49を使用する場合には、エンジン11の定格出力だけで油圧ポンプ13を駆動するのに必要な力を賄うことができる。

0092

一方、下部走行体2を高速で走行させる場合(高速走行時領域50)には、油圧ポンプ13の負荷は、前記軽い負荷よりも大きくなるから、エンジン11だけでは、油圧ポンプ13の大きな負荷圧がエンジン11に作用してエンジンストールを起こす虞がある。このように、高速走行時領域50を使用する場合、蓄電装置30からアシスト用発電・電動機14に給電し、該アシスト用発電・電動機14を駆動してエンジン11をアシストする必要がある。即ち、この場合の出力は、エンジン11の定格出力特性線45にアシスト用発電・電動機14の出力を加算した合計出力特性線47として示される。これにより、油圧ポンプ13を重い負荷に抗して駆動することができる。なお、油圧ポンプ13の負荷が大きくなる場合として、高速走行時領域50を例示したが、作業用のアタッチメントを追加して油圧アクチュエータが増えたり、油圧アクチュエータが大型化して重負荷となった場合を含むものである。

0093

ここで、旋回装置3の動力源として旋回用発電・電動機8を用いた場合には、この旋回用発電・電動機8の高さ寸法(上,下方向寸法)が油圧式のものに比較して大きくなるために、フロア部材15をチルトダウンさせた状態では、上部の電動モータ8Bがフロア部材15の足乗せ部16に干渉してしまう。

0094

然るに、本実施の形態によれば、フロア部材15の足乗せ部16には、走行用の操作レバー・ペダル22、予備用操作ペダル23、スイング用操作ペダル24の操作を行う操作範囲から外れた位置で、かつ左,右方向の右側の隙間29に隣接した位置に切欠き孔38を設ける構成とする。この上で、旋回装置3の旋回用発電・電動機8は、切欠き孔38に対応する位置に、この切欠き孔38を貫通して上方に延びる状態で旋回フレーム6に設ける構成としている。

0095

従って、旋回用発電・電動機8は、切欠き孔38を貫通して上方に延びた状態で配置される。しかし、この切欠き孔38の位置は、各種ペダル操作を行う操作範囲から外れた位置であるから、旋回用発電・電動機8は、ペダル操作の邪魔にならない位置に配置することができる。しかも、燃料タンク28との隙間29に隣接した位置は、フロア部材15に乗り降りするときの乗降口とは反対側となるから、旋回用発電・電動機8は、フロア部材15に乗り降りするときにも邪魔になることはない。

0096

この結果、ペダル操作を行う足乗せ部16上の操作範囲から外れた位置に形成した切欠き孔38に合わせ、旋回フレーム6の底板6Aに旋回用発電・電動機8を配置するという簡単な構成で、旋回用発電・電動機8をペダル操作等の邪魔にならない位置に配置することができる。これにより、旋回用発電・電動機8の大型化を抑制でき、上部旋回体4を小型化することができる。

0097

また、フロア部材15の足乗せ部16には、切欠き孔38から上方に突出する旋回用発電・電動機8の上側部位(電動モータ8B等)を覆う電動機カバー40を設ける構成としている。これにより、電動機カバー40は、フロア部材15上のオペレータの居住空間において旋回用発電・電動機8を覆い隠すことがきるから、旋回用発電・電動機8の動作音、油液等の浸入を防ぐことができ、また見栄えを良好にすることができる。

0098

一方、フロア部材15の隙間29側(右側)を前,後方向に延びた壁板19には、切欠き孔38に繋がるように下端部から上側に切欠いて上向き切欠き孔39を設ける構成としている。従って、例えば、足乗せ部16から隙間29側にはみ出すような位置でも旋回用発電・電動機8を配置できるから、この場合の設計の自由度を高めることができる。

0099

さらに、エンジン11は、その出力を、油圧ポンプ13を軽い負荷で駆動するのに必要とされる力を賄う値に設定している。即ち、低速走行時領域48、通常作業時領域49では、エンジン11の出力(定格出力特性線45)だけで油圧ポンプ13を駆動することができる。従って、エンジン11には、出力が小さな小型(小排気量)のものを用いることができる。これにより、エンジン11から排出される排気ガスを清浄化するための排気ガス規制に対し、エンジン11の出力を規制対象外まで小さく抑えて、規制による負担を軽減することができる。この結果、既存の油圧ショベルを安価にハイブリッド化することができる。しかも、出力が小さなエンジン11は、全体的に小型になるから、エンジン11の周囲には、機器類を配置するための空間を確保することができ、エンジン11の小型化に伴って上部旋回体4を小型化することもできる。

0100

さらにまた、低速走行時領域48または通常作業時領域49(軽負荷時)では、エンジン11の出力だけで油圧ポンプ13を駆動することができる。一方、高速走行時領域50(重負荷時)では、エンジン11の出力だけでは油圧ポンプ13を駆動することができないから、エンジン11の出力(定格出力特性線45)にアシスト用発電・電動機14の出力をアシストさせて出力を大きく(合計出力特性線47)することにより、負荷圧が大きな油圧ポンプ13を駆動することができる。

0101

なお、実施の形態では、フロア部材15の足乗せ部16とレバー・ペダル取付部18とに亘って略長方形状の切欠き孔38を設けた場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば、切欠き孔をフロア部材15の足乗せ部16だけに設ける構成としてもよい。また、切欠き孔を円形長円形五角形等の他の形状としてもよい。

0102

実施の形態では、蓄電装置30をフロア部材15と燃料タンク28との間の隙間29に位置して旋回フレーム6上に配置した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば、蓄電装置をフロア部材の下側等、他の場所に配置する構成としてもよい。

0103

さらに、実施の形態では、ハイブリッド式建設機械として後方超小旋回型のハイブリッド式油圧ショベル1を例に挙げて説明している。しかし、本発明はこれに限らず、超小旋回型のハイブリッド式油圧ショベル、上部旋回体の旋回半径が下部走行体の車幅寸法から突出する一般的なハイブリッド式油圧ショベル等にも適用することができる。また、ホイール式の下部走行体を備えた建設機械にも適用することができる。

0104

1ハイブリッド式油圧ショベル(ハイブリッド式建設機械)
2下部走行体
3旋回装置
4上部旋回体
5作業装置
5Aブーム
5Bアーム
5Cバケット
5Dブームシリンダ(油圧アクチュエータ)
5Eアームシリンダ(油圧アクチュエータ)
5Fバケットシリンダ(油圧アクチュエータ)
6旋回フレーム
6J電動機取付孔
8旋回用発電・電動機
9カウンタウエイト
11エンジン
13油圧ポンプ
14アシスト用発電・電動機
15フロア部材
16 足乗せ部
17運転席取付部
18レバー・ペダル取付部
19壁板
20 運転席
22走行用の操作レバー・ペダル
23予備用操作ペダル
24スイング用操作ペダル
27作動油タンク(貯油タンク)
28燃料タンク(貯油タンク)
29 隙間
30蓄電装置
38切欠き孔
39 上向き切欠き孔
40電動機カバー
45 エンジンの定格出力特性線
46 油圧ポンプの特性線(P−Q線図)
47合計出力特性線
48低速走行時領域
49通常作業時領域
50高速走行時領域

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