| 【発明の名称】 |
電気式荷役車両 |
| 【発明者】 |
【氏名】檜垣 正美
【住所又は居所】大阪府大阪市西区京町堀１丁目１５番１０号 ティー・シー・エム株式会社内
【氏名】竹中 裕憲
【住所又は居所】大阪府大阪市西区京町堀１丁目１５番１０号 ティー・シー・エム株式会社内
【氏名】正野 信夫
【住所又は居所】大阪府大阪市西区京町堀１丁目１５番１０号 ティー・シー・エム株式会社内
【氏名】久村 公秀
【住所又は居所】大阪府大阪市西区京町堀１丁目１５番１０号 ティー・シー・エム株式会社内
【氏名】中山 智紀
【住所又は居所】大阪府大阪市西区京町堀１丁目１５番１０号 ティー・シー・エム株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】走行時や荷役作業時等の排ガスや騒音の問題を解決することが可能な荷役装置を有する荷役車両を提供する。
【解決手段】走行車輪を回転駆動させる走行用油圧モータ１０と、走行用油圧モータ１０に作動油を供給する走行用油圧ポンプ１１と、荷役装置を作動させる油圧シリンダ装置１４，１５と、これらシリンダ装置１４，１５に作動油を供給する荷役・換向用油圧ポンプ２０とが備えられたホイールローダであって、上記両油圧ポンプ１１，２０が直結され、両油圧ポンプ１１，２０を駆動させる電動モータ２６と、電動モータ２６に電力を供給する主バッテリ装置２７とが設けられ、走行用油圧ポンプ１１が電動モータ２６に連動連結され、主バッテリ装置２７は複数に分割されかつ直列に接続された小型バッテリ２７ａ〜２７ｄで構成され、各小型バッテリ２７ａ〜２７ｄは個別に充電可能に構成されている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 走行車輪と、この走行車輪を回転駆動させる走行用油圧モータと、この走行用油圧モータに作動油を供給する走行用油圧ポンプと、荷役装置と、この荷役装置を作動させる油圧式の荷役用作動装置と、この荷役用作動装置に作動油を供給する荷役用油圧ポンプとが備えられた電気式荷役車両であって、上記走行用油圧ポンプと荷役用油圧ポンプとが直結され、上記車体に、上記走行用油圧ポンプと荷役用油圧ポンプとを駆動させる電動モータと、この電動モータに電力を供給する蓄電池とが設けられ、上記走行用油圧ポンプと荷役用油圧ポンプとのいずれか一方が上記電動モータに連動連結されていることを特徴とする電気式荷役車両。
【請求項２】 車体に、電装品に必要な電力を発電する発電機が電動モータに連動連結されていることを特徴とする請求項１記載の電気式荷役車両。
【請求項３】 電動モータとして交流式モータが用いられ、蓄電池から電動モータへ供給される電力を直流電力から交流電力へ変換するインバータが設けられ、上記インバータはアクセルペダルの操作量に応じて上記電動モータの回転速度を制御することを特徴とする請求項１または請求項２記載の電気式荷役車両。
【請求項４】 蓄電池は複数に分割されかつ直列に接続された小型蓄電池で構成され、各小型蓄電池は個別に充電可能に構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電気式荷役車両。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ホイールローダ等の荷役装置を有する電気式荷役車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば図６に示すように、一般的にエンジン駆動式のホイールローダ６１がある。このホイールローダ６１には、複数の走行車輪６２と、これら走行車輪６２を回転駆動させる走行用油圧モータ６３（ＨＳＴモータ）と、この走行用油圧モータ６３に作動油を供給する走行用油圧ポンプ６４（ＨＳＴポンプ）と、ブーム６５およびバケット６６からなる荷役装置６７と、上記ブーム６５を上下に回動させるブーム用油圧シリンダ装置６８と、上記バケット６６を上下に揺動させるバケット用油圧シリンダ装置６９と、これら各シリンダ装置６８，６９に作動油を供給する荷役用油圧ポンプ７０と、これら各油圧ポンプ６４，７０を駆動させるエンジン７１とが備えられている。
【０００３】これによると、エンジン７１により走行用油圧ポンプ６４と荷役用油圧ポンプ７０とを駆動させることによって、作動油が、走行用油圧ポンプ６４から走行用油圧モータ６３に供給されるとともに、荷役用油圧ポンプ７０からブーム用油圧シリンダ装置６８とバケット用油圧シリンダ装置６９とに供給される。これにより、上記走行用油圧モータ６３が作動して、走行車輪６２が回転駆動し、ホイールローダ６１が走行し、また、ブーム用油圧シリンダ装置６８とバケット用油圧シリンダ装置６９とが作動して、ブーム６５が上下に回動するとともにバケット６６が上下に揺動し、荷役作業が実施される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従来形式では、ホイールローダ６１の走行時や荷役作業時に、エンジン７１から排出される排ガスや騒音が作業環境を悪化させるといった問題があった。
【０００５】本発明は、走行時や荷役作業時等の排ガスや騒音の問題を解決することが可能な電気式荷役車両を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために本第１発明では、走行車輪と、この走行車輪を回転駆動させる走行用油圧モータと、この走行用油圧モータに作動油を供給する走行用油圧ポンプと、荷役装置と、この荷役装置を作動させる油圧式の荷役用作動装置と、この荷役用作動装置に作動油を供給する荷役用油圧ポンプとが備えられた電気式荷役車両であって、上記走行用油圧ポンプと荷役用油圧ポンプとが直結され、上記車体に、上記走行用油圧ポンプと荷役用油圧ポンプとを駆動させる電動モータと、この電動モータに電力を供給する蓄電池とが設けられ、上記走行用油圧ポンプと荷役用油圧ポンプとのいずれか一方が上記電動モータに連動連結されているものである。
【０００７】これによると、蓄電池から供給される電力によって電動モータが作動し、この電動モータに連動して走行用油圧ポンプと荷役用油圧ポンプとが駆動し、作動油が、走行用油圧ポンプから走行用油圧モータに供給されるとともに、荷役用油圧ポンプから荷役用作動装置に供給される。これにより、上記走行用油圧モータが作動して、走行車輪が回転駆動し、走行車両が走行し、また、荷役用作動装置が作動して、荷役装置が作動し、荷役作業が実施される。
【０００８】このように、従来のエンジンの代わりに、蓄電池と電動モータとを用いて走行用油圧ポンプと荷役用油圧ポンプとを作動させるため、排ガスの排出をなくし、騒音を低減することができる。
【０００９】また、本第２発明では、車体に、電装品に必要な電力を発電する発電機が電動モータに連動連結されているものである。これによると、蓄電池から供給される電力によって電動モータが作動した際、この電動モータに連動して発電機が電装品に必要な電力を発電する。これにより、電装品は上記発電機で発電された電力によって作動する。
【００１０】また、本第３発明では、電動モータとして交流式モータが用いられ、蓄電池から電動モータへ供給される電力を直流電力から交流電力へ変換するインバータが設けられ、上記インバータはアクセルペダルの操作量に応じて上記電動モータの回転速度を制御するものである。
【００１１】これによると、蓄電池からの直流電力がインバータによって交流電力へ変換されて電動モータへ供給され、電動モータが作動する。この際、インバータはアクセルペダルの操作量に応じて上記電動モータの回転速度を制御するため、運転者がアクセルペダルを操作することによって、走行車両の走行速度が変化する。
【００１２】また、本第４発明では、蓄電池は複数に分割されかつ直列に接続された小型蓄電池で構成され、各小型蓄電池は個別に充電可能に構成されているものである。
【００１３】これによると、各小型蓄電池を個別に充電することにより、蓄電池が充電される。したがって、高電圧の蓄電池であっても、各小型蓄電池に分割することで、個々の小型蓄電池に対する充電電圧が低くなり、市販の充電器で充電することができるため、充電作業が容易に行える。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明における実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。図４，図５に示すように、１は土砂等を掘削したり運搬する作業（荷役作業）を行うホイールローダ（荷役車両の一例）である。ホイールローダ１の車体２には、左右一対の前部走行車輪３ａおよび後部走行車輪３ｂと、ブーム４およびバケット５からなる荷役装置６と、運転部１９と、ライトやホーン等の電装品３１（図１参照）とが設けられている。
【００１５】尚、上記車体２は、前部走行車輪３ａを備えた前部車体２ａと、後部走行車輪３ｂを備えた後部車体２ｂとに分割されている。前部車体２ａと後部車体２ｂとは連結軸１７を介して連結され、前部車体２ａが連結軸１７を中心として後部車体２ｂに対し左右方向へ回動自在に構成されている。また、前部車体２ａと後部車体２ｂとの間には、後部車体２ｂに対して前部車体２ａを左右方向へ回動させる換向用油圧シリンダ装置１８が設けられている。これら換向用油圧シリンダ装置１８は上記運転部１９に設けられたステアリング（図示省略）によって操作され、これにより、ホイールローダ１の走行方向が左右に方向転換される。
【００１６】図３に示すように、上記前部走行車輪３ａと後部走行車輪３ｂとは、前部および後部アクスル７ａ，７ｂと前部および後部プロペラシャフト８ａ，８ｂと油圧切換式のトランスミッション９とを介して、１台の走行用油圧モータ１０（ハイドロスタティックモータ（ＨＳＴモータ））に連動連結されている。すなわち、上記前部アクスル７ａは両前部走行車輪３ａ間に設けられ、後部アクスル７ｂが両後部走行車輪３ｂ間に設けられ、トランスミッション９は前部アクスル７ａと後部アクスル７ｂとの間に配置され、トランスミッション９と前部アクスル７ａとが前部プロペラシャフト８ａを介して連動連結され、トランスミッション９と後部アクスル７ｂとが後部プロペラシャフト８ｂを介して連動連結されている。これにより、上記走行用油圧モータ１０の回転駆動力がトランスミッション９とプロペラシャフト８ａ，８ｂとアクスル７ａ，７ｂとを介して各走行車輪３ａ，３ｂに伝達される。
【００１７】また、車体２には、上記走行用油圧モータ１０に作動油を供給する走行用油圧ポンプ１１（ハイドロスタティックポンプ（ＨＳＴポンプ））が設けられている。尚、上記ＨＳＴポンプとは、斜板式の可変容量形アキシャルピストンポンプである。
【００１８】また、図１，図４，図５に示すように、車体２には、ブーム４を上下方向に回動させるブーム用油圧シリンダ装置１４（荷役用作動装置の一例）と、バケット５を上下方向に揺動させるバケット用油圧シリンダ装置１５（荷役用作動装置の一例）と、上記各油圧シリンダ装置１４，１５，１８に作動油を供給する荷役・換向用油圧ポンプ２０と、各走行車輪３ａ，３ｂを制動する油圧式のブレーキ装置２３と、上記トランスミッション９およびブレーキ装置２３に作動油を供給するトランスミッション・ブレーキ用油圧ポンプ２１（以下、ＴＭ・ブレーキ用油圧ポンプ２１と記す）と、チャージポンプ２２とが設けられている。
【００１９】尚、上記ブーム用油圧シリンダ装置１４とバケット用油圧シリンダ装置１５とは運転部１９に設けられた荷役操作レバー（図示省略）によって操作され、また、上記トランスミッション９は運転部１９に設けられた変速用レバー（図示省略）によって切換えられ、さらに上記ブレーキ装置２３は運転部１９に設けられたブレーキペダル（図示省略）を踏込むことによって操作される。
【００２０】図２に示すように、上記チャージポンプ２２は、走行用油圧ポンプ１１の吸い込み性を良くするために、油タンク２４から作動油を吸い上げてフィルタ２５を通し、走行用油圧ポンプ１１と走行用油圧モータ１０との間の油圧回路の低圧側に作動油を補充するものである。また、チャージポンプ２２から吐出された作動油は、走行用油圧ポンプ１１および走行用油圧モータ１０の冷却も行い、さらに、走行用油圧ポンプ１１の斜板の傾転制御の油圧源にもなる。
【００２１】図１に示すように、上記走行用油圧ポンプ１１と荷役・換向用油圧ポンプ２０とＴＭ・ブレーキ用油圧ポンプ２１とチャージポンプ２２とは直結されている。また、車体２には、上記各油圧ポンプ１１，２０，２１，２２を駆動させる１台の交流式の電動モータ２６と、この電動モータ２６に電力を供給する主バッテリ装置２７（蓄電池の一例）と、上記主バッテリ装置２７から電動モータ２６へ供給される電力を直流電力から交流電力へ変換するインバータ２８と、上記電装品３１（ライトやホーン等）に必要な電力を発電するオルタネータ２９（交流発電機の一例）と、上記電装品３１に電力を供給する補助バッテリ３０とが設けられている。
【００２２】尚、上記電装品３１は直流用のものであり、上記オルタネータ２９には、発電された交流電力を直流電力に変換する調整器２９ａ（レギュレータ）が内蔵されている。
【００２３】上記走行用油圧ポンプ１１の入力側が、回転軸３２を介して、電動モータ２６の出力側に連動連結されている。また、上記オルタネータ２９は連動装置３３を介して電動モータ２６に連動連結されている。すなわち、連動装置３３は、上記回転軸３２に設けられた駆動プーリ３４と、オルタネータ２９の入力軸に設けられた従動プーリ３５と、これら両プーリ３４，３５間に巻回されたベルト３６とで構成されている。
【００２４】また、インバータ２８は、運転部１９に設けられたアクセルペダル３７の踏込量（操作量）並びにキースイッチ３８の切換位置に応じて、電動モータ２６の回転速度を制御している。すなわち、上記アクセルペダル３７の踏込量がポテンションメータ３９で検出され、検出された踏込量に基づいて速度指令信号がインバータ２８へ送信される。また、キースイッチ３８をスタータ位置に切換えることによって、始動指令信号がインバータ２８へ送信される。
【００２５】また、上記主バッテリ装置２７は複数に分割（例えば４分割）されかつ直列に接続された小型バッテリ２７ａ〜２７ｄ（小型蓄電池の一例）で構成されている。これら小型バッテリ２７ａ〜２７ｄはそれぞれ個別に充電可能に構成されている。
【００２６】尚、上記電動モータ２６とインバータ２８とにはそれぞれ交流２００Ｖ用の汎用品を使用しており、このうち、上記電動モータ２６は３７ｋＷ，３Ｐの交流モータを用いている。また、上記主バッテリ装置２７の電圧は、上記交流２００Ｖを全波整流した場合の直流２７０Ｖにほぼ等しい直流２８８Ｖとし、各小型バッテリ２７ａ〜２７ｄの電圧は直流７２Ｖ（＝２８８Ｖ／４）とする。また、上記補助バッテリ３０は直流２４Ｖとし、電装品３１は直流２４Ｖ用のものが使用されている。尚、上記各電圧，モータ仕様等の数値は一例であり、これらの数値に限定されるものではなく、ホイールローダ１のサイズや能力によって違った数値に設定される。
【００２７】以下、上記構成における作用を説明する。運転者がブレーキペダルを踏込みながら変速用レバーをニュートラル位置にした状態でキースイッチ３８をスタータ位置に切換えることにより、始動指令信号がインバータ２８へ送信され、インバータ２８が電動モータ２６を所定の低回転速度（例えば９００ｒｐｍ）でアイドリング回転するように制御する。これにより、主バッテリ装置２７から供給される電力によって電動モータ２６が低回転速度で作動し、この電動モータ２６に連動して各油圧ポンプ１１，２０，２１，２２とオルタネータ２９とが駆動する。この際、ホイールローダ１の走行は停止している。
【００２８】そして、運転者が変速用レバーをニュートラル位置から前進位置へ切換えてアクセルペダル３７を踏込むことにより、アクセルペダル３７の踏込量がポテンションメータ３９で検出され、検出された踏込量に基づいて速度指令信号がインバータ２８へ送信され、インバータ２８が電動モータ２６を上記踏込量に応じた回転速度（例えば９００ｒｐｍ〜１８００ｒｐｍの範囲）で回転するように制御する。
【００２９】これにより、作動油が、走行用油圧ポンプ１１から走行用油圧モータ１０に供給されるとともに、ＴＭ・ブレーキ用油圧ポンプ２１からトランスミッション９に供給される。これにより、走行用油圧モータ１０が作動して、各走行車輪３ａ，３ｂが回転駆動し、ホイールローダ１が前進走行する。この際、アクセルペダル３７の踏込量が増加するほど、電動モータ２６の回転速度が増加するため、ホイールローダ１の走行速度が上昇する。
【００３０】また、運転者がステアリングを回すことによって、作動油が荷役・換向用油圧ポンプ２０から換向用油圧シリンダ装置１８に供給される。これにより、上記換向用油圧シリンダ装置１８が作動して、ホイールローダ１が左右に方向転換される。さらに、運転者がブレーキペダルを踏込むことによって、ブレーキ装置２３が作動して各走行車輪３ａ，３ｂの回転を制動し、ホイールローダ１が減速停止する。
【００３１】また、運転者が荷役操作レバーを操作することにより、作動油が荷役・換向用油圧ポンプ２０からブーム用油圧シリンダ装置１４およびバケット用油圧シリンダ装置１５に供給される。これにより、上記各油圧シリンダ装置１４，１５が作動して、ブーム４が上下方向に回動するとともにバケット５が上下方向に揺動し、土砂の掘削等の荷役作業が行える。
【００３２】尚、運転者が変速用レバーを後進位置へ切換えてアクセルペダル３７を踏込むことにより、同様にして、ホイールローダ１が後進走行する。上記のように、従来のエンジンの代わりに、主バッテリ装置２７と電動モータ２６とを用いて各油圧ポンプ１１，２０，２１，２２を作動させるため、排ガスの排出をなくし、騒音を低減することができる。
【００３３】さらに、主バッテリ装置２７から供給される電力によって電動モータ２６が作動した際、この電動モータ２６に連動してオルタネータ２９が電装品３１（ライトやホーン等）に必要な電力を発電し、調整器２９ａによって交流から直流に変換されて電装品３１に供給される。これにより、電装品３１は上記オルタネータ２９で発電された電力および補助バッテリ３０から供給される電力によって作動する。
【００３４】また、主バッテリ装置２７を充電する場合は、各小型バッテリ２７ａ〜２７ｄを個別に充電すればよい。したがって、高電圧の主バッテリ装置２７であっても、各小型バッテリ２７ａ〜２７ｄに分割することで、各小型バッテリ２７ａ〜２７ｄに対する充電電圧が低くなり、市販のフォークリフト用充電器等を用いて充電することができるため、充電作業が容易に行える。
【００３５】上記実施の形態では、荷役車両の一例としてホイールローダ１を挙げたが、ホイールローダ１に限定されるものではなく、例えばフォークリフト等であってもよい。また、荷役装置６をブーム４とバケット５とで構成しているが、昇降自在なフォークを荷役装置としてもよい。
【００３６】上記実施の形態では、主バッテリ装置２７を４個の小型バッテリ２７ａ〜２７ｄに分割しているが、主バッテリ装置２７の容量に応じて、４個以外の複数個に分割してもよい。
【００３７】上記実施の形態では、電動モータ２６に走行用油圧ポンプ１１を連動連結しているが、電動モータ２６に荷役・換向用油圧ポンプ２０又はＴＭ・ブレーキ用油圧ポンプ２１を連動連結してもよい。また、各油圧ポンプ１１，２０，２１，２２の並び順は図１のものに限定されることはない。
【００３８】上記実施の形態では、図１に示すように、連動装置３３を駆動プーリ３４と従動プーリ３５とベルト３６とで構成しているが、上記プーリ３４，３５の代わりにスプロケットを用い、ベルト３６の代わりにチェンを用いてもよい。また、回転軸３２に設けた駆動歯車とオルタネータ２９の入力軸に設けた従動歯車とを噛み合わせて構成したものでもよい。
【００３９】上記実施の形態では、荷役・換向用油圧ポンプ２０を用いて作動油をブーム用油圧シリンダ装置１４とバケット用油圧シリンダ装置１５と換向用油圧シリンダ装置１８に供給しているが、作動油をブーム用油圧シリンダ装置１４とバケット用油圧シリンダ装置１５とに供給する荷役用油圧ポンプと、作動油を換向用油圧シリンダ装置１８に供給する換向用油圧ポンプとを個別に設けてもよい。
【００４０】上記実施の形態では、ＴＭ・ブレーキ用油圧ポンプ２１を用いて作動油をトランスミッション９およびブレーキ装置２３に供給しているが、作動油をトランスミッション９に供給するＴＭ用油圧ポンプと、作動油をブレーキ装置２３に供給するブレーキ用油圧ポンプとを個別に設けてもよい。
【００４１】
【発明の効果】以上のように、本第１発明によると、従来のエンジンの代わりに、蓄電池と電動モータとを用いて走行用油圧ポンプと荷役用油圧ポンプとを作動させるため、排ガスの排出をなくし、騒音を低減することができる。
【００４２】本第２発明によると、蓄電池から供給される電力によって電動モータが作動した際、この電動モータに連動して発電機が電装品に必要な電力を発電する。これにより、電装品は上記発電機で発電された電力によって作動する。
【００４３】本第３発明によると、運転者がアクセルペダルを操作することによって、走行車両の走行速度が変化する。本第４発明によると、各小型蓄電池を個別に充電することにより、蓄電池が充電される。したがって、高電圧の蓄電池であっても、各小型蓄電池に分割することで、個々の小型蓄電池に対する充電電圧が低くなり、市販の充電器で充電することができるため、充電作業が容易に行える。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２４１
【氏名又は名称】ＴＣＭ株式会社
【住所又は居所】大阪府大阪市西区京町堀１丁目１５番１０号
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| 【出願日】 |
平成１４年３月２２日（２００２．３．２２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６８０８７
【弁理士】
【氏名又は名称】森本 義弘
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| 【公開番号】 |
特開２００３−２８４２０８（Ｐ２００３−２８４２０８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年１０月３日（２００３．１０．３） |
| 【出願番号】 |
特願２００２−７９８３６（Ｐ２００２−７９８３６） |
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