(57)【要約】【課題】ＥＭＣを高めることが可能な作業機械を提供する。【解決手段】下部走行体に旋回体が旋回可能に搭載されている。金属筐体を含む電気コンポーネントが旋回体に搭載されている。旋回体は、表面が塗装され、一部の領域に金属が露出している金属体を含む。金属筐体は、金属体の金属が露出した領域の上に配置されて金属体に電気的に接続されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に搭載され旋回体と、
前記旋回体に搭載され、金属筐体を含む電気コンポーネントと
を有し、
前記旋回体は、表面が塗装され、一部の領域に金属が露出している金属体を含み、前記金属筐体は、前記金属体の金属が露出した領域の上に配置されて前記金属体に電気的に接続されている作業機械。
【請求項２】
表面が塗装され、表面の一部に金属が露出した金属露出表面を含むグランド導体と、
導電性の筐体を含む電気コンポーネントと
を有し、
前記筐体が前記金属露出表面と重なるように配置されて前記グランド導体に固定され、前記筐体が前記金属露出表面に電気的に接続されている作業機械。
【請求項３】
さらに、前記筐体を前記金属露出表面に電気的に接続する中間部材を有する請求項２に記載の作業機械。
【請求項４】
前記中間部材は、前記金属露出表面と前記筐体の底面との間に配置されて、前記筐体と前記グランド導体とを電気的に接続している請求項３に記載の作業機械。
【請求項５】
前記グランド導体の、前記筐体と重なる位置に貫通孔が設けられ、前記貫通孔の側面が前記金属露出表面とされており、前記中間部材は前記貫通孔の中に挿入されて前記貫通孔の側面に接触するとともに、前記筐体の底面に接触している請求項３に記載の作業機械。
【請求項６】
前記中間部材は導電性の弾性部材であり、前記弾性部材の復元力によって前記中間部材が前記金属露出表面に接触している請求項５に記載の作業機械。  
【請求項７】
前記筐体を前記グランド導体に固定する力によって、前記筐体が前記中間部材に押し付けられて面接触することにより電気的に接続されている請求項３乃至６のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項８】
前記筐体と前記金属露出表面との間に防振部材が配置されており、前記中間部材の一部分が前記防振部材と前記筐体との間に配置され、他の一部分が前記防振部材と前記金属露出表面との間に配置されている請求項３乃至７のいずれか１項に記載の作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関と電動モータとを用いたハイブリッド型ショベルが実用化されている。ハイブリッド型ショベルにおいては、蓄電装置の充放電を制御する昇降圧コンバータ、電動機を制御するインバータ等の電気コンポーネントが用いられる。電気コンポーネントから発生する電磁ノイズ対策が重要である。
【０００３】
駆動部一体型電動機を備え、コモンモードノイズを低減することができる建設機械が公知である（特許文献１）。この建設機械においては、電動機用ハウジング及び駆動部用ハウジングのうち少なくとも一方がフレームに電気的に接続される。直流電源のアース線は駆動部用ハウジングのみに電気的に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−５３２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
作業機械のフレームには、防錆等のために塗装が施されている。塗装が施されたフレームに電動機用ハウジングまたは駆動部用ハウジングを固定すると、フレームとハウジングとの接続箇所のインピーダンスが高くなる。このため、ハウジングの接地が不十分となり、駆動部の電磁両立性（ＥＭＣ）が低下してしまう。
【０００６】
本発明の目的は、ＥＭＣを高めることが可能な作業機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によると、
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に搭載され旋回体と、
前記旋回体に搭載され、金属筐体を含む電気コンポーネントと
を有し、
前記旋回体は、表面が塗装され、一部の領域に金属が露出している金属体を含み、前記金属筐体は、前記金属体の金属が露出した領域の上に配置されて前記金属体に電気的に接続されている作業機械が提供される。
【０００８】
本発明の他の観点によると、
表面が塗装され、表面の一部に金属が露出した金属露出表面を含むグランド導体と、
導電性の筐体を含む電気コンポーネントと
を有し、
前記筐体が前記金属露出表面と重なるように配置されて前記グランド導体に固定され、前記筐体が前記金属露出表面に電気的に接続されている作業機械が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
筐体と金属が露出した領域（金属露出表面）とが重なることにより、筐体がその直下の領域で金属体（グランド導体）に接続される。これにより、筐体のアースが強化され、ＥＭＣを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施例によるショベルの側面図である。
【図２】図２は、実施例によるショベルのブロック図である。
【図３】図３Ａは、インバータ、コンバータ、蓄電装置等の電気コンポーネントの平面図であり、図３Ｂ及び図３Ｃは、それぞれ図３Ａの一点鎖線３Ｂ−３Ｂ、及び一点鎖線３Ｃ−３Ｃにおける断面図である。
【図４】図４は、比較例によるショベルに搭載される電気コンポーネントの断面図である。
【図５】図５は、図１〜図３Ｃに示した実施例の変形例によるショベルに搭載されている電気コンポーネントの筐体とグランド導体との断面図である。
【図６】図６Ａは、他の実施例によるショベルに搭載されている電気コンポーネントの平面図であり、図６Ｂは、図６Ａの一点鎖線６Ｂ−６Ｂにおける断面図である。
【図７】図７Ａは、さらに他の実施例によるショベルに搭載される電気コンポーネントの筐体の平面図であり、図７Ｂは、図７Ａの一点鎖線７Ｂ−７Ｂにおける断面図であり、図７Ｃは、グランド導体の貫通孔内に中間部材を挿入した状態の断面図である。
【図８】図８は、さらに他の実施例によるショベルに搭載される電気コンポーネントの筐体及びグランド導体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１〜図３Ｃを参照して、実施例による作業機械について、ハイブリッド型ショベルを例に取り上げて説明する。
【００１２】
図１は、実施例によるショベルの側面図である。下部走行体１０に旋回体１２が旋回可能に搭載されている。旋回体１２は、種々の部品の基台（ベース）となる旋回フレーム１１を有する。旋回フレーム１１は、ボディアースとしても機能する。
【００１３】
旋回体１２にアタッチメント１５が取り付けられている。アタッチメント１５は、旋回体１２に取り付けられたブーム１６、ブーム１６の先端に取り付けられたアーム１７、及びアーム１７の先端に取り付けられたバケット１８を含む。ブームシリンダ２１がブーム１６を起伏方向に駆動する。アームシリンダ２２がアーム１７をブーム１６に対して開閉方向に駆動する。バケットシリンダ２３がバケット１８をアーム１７に対して開閉方向に駆動する。エンドアタッチメントとして、バケット１８の替わりにブレーカ、クラッシャ（粉砕機）、マグネット等を取り付けることも可能である。
【００１４】
旋回体１２のアタッチメント１５が取り付けられた位置の両側に、それぞれキャビン１３及び階段１４が配置されている。例えば、キャビン１３は、アタッチメント１５の左側に配置され、階段１４はアタッチメント１５の右側に配置される。オペレータがキャビン１３に乗り込んでショベルの操作を行う。階段１４は、メンテナンス時にオペレータまたは保守要員が旋回体１２の上に上がる際に利用される。階段１４の下の空間２５に、複数の電気コンポーネントが搭載されている。
【００１５】
図２は、実施例によるショベルのブロック図である。エンジン３０及び電動発電機３２が、それぞれトルク伝達機構３１の２本の入力軸に接続されている。トルク伝達機構３１の出力軸にメインポンプ３３及びパイロットポンプ３４が接続されている。電動発電機３２は、エンジン３０からの動力を受けて発電を行う発電機、及びエンジンをアシストするアシストモータとして動作可能である。
【００１６】
電動発電機３２がインバータ５２を介して蓄電回路５５に接続されている。旋回モータ６０がインバータ５８を介して蓄電回路５５に接続されている。旋回モータ６０の回転軸にレゾルバ６２、機械式ブレーキ６１、及び減速機６３が接続されている。旋回モータ６０は、減速機６３を介して旋回体１２（図１）を旋回させる。また、旋回モータ６０は旋回体１２の運動エネルギを電気エネルギに変換する回生ブレーキとしても動作可能である。
【００１７】
蓄電回路５５は、コンバータ５６及び蓄電装置５７を含む。蓄電装置５７は電力の充電及び放電を行うことができる。蓄電装置５７には、例えばリチウムイオン二次電池、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ等を用いることができる。コンバータ５６は、インバータ５２及び５８とＤＣバスを介して接続されており、蓄電装置５７の充放電を制御する。例えば、蓄電装置５７の放電時には、コンバータ５６は、蓄電装置５７の電圧を昇圧して蓄電装置５７からＤＣバスに電力を供給し、蓄電装置５７の充電時には、ＤＣバスの電圧を降圧してＤＣバスから蓄電装置５７に電力を供給する。
【００１８】
インバータ５２、５８、コンバータ５６、及び蓄電装置５７等の電気コンポーネントは、階段１４の下の空間２５（図１）に搭載されている。
【００１９】
メインポンプ３３は、コントロールバルブ４０に高圧の作動油を供給する。パイロットポンプ３４が操作装置４１に一次側パイロット圧を供給する。操作装置４１は、オペレータの操作に応じて一次側パイロット圧を二次側パイロット圧に変換し、コントロールバルブ４０及び圧力センサ４２に供給する。
【００２０】
コントロールバルブ４０は、二次側パイロット圧に応じて、ブームシリンダ２１、アームシリンダ２２、バケットシリンダ２３、油圧モータ２４Ａ、２４Ｂに高圧の作動油を分配する。油圧モータ２４Ａ、２４Ｂは、下部走行体１０（図１）の左右のクローラを駆動する。
【００２１】
圧力センサ４２は二次側パイロット圧を電気信号に変換し、変換された電気信号を制御装置５０に送信する。制御装置５０は、オペレータの操作に応じた電気信号に基づいて、インバータ５２、５８、コンバータ５６、及び機械式ブレーキ６１を制御する。
【００２２】
一例として、制御装置５０は、メインポンプ３３の油圧負荷がある値より大きくなると、電動発電機３２をアシストモータとして動作させる。具体的には、制御装置５０は、インバータ５２及びコンバータ５６を制御して蓄電装置５７を放電させ、電動発電機３２に電力を供給する。メインポンプ３３の油圧負荷がある値より小さくなると、制御装置５０はインバータ５２及びコンバータ５６を制御することにより、電動発電機３２を発電機として動作させて蓄電装置５７を充電する。
【００２３】
旋回体１２の旋回操作が行われると、制御装置５０はコンバータ５６及びインバータ５８を制御することにより、蓄電装置５７を放電させて旋回モータ６０を駆動する。旋回体１２の停止操作が行われると、制御装置５０はインバータ５８及びコンバータ５６を制御することにより、旋回モータ６０を回生ブレーキとして動作させて蓄電装置５７を充電する。
【００２４】
図３Ａは、インバータ５２、５８、コンバータ５６等の電気コンポーネントの平面図である。図３Ｂ及び図３Ｃは、それぞれ図３Ａの一点鎖線３Ｂ−３Ｂ、及び一点鎖線３Ｃ−３Ｃにおける断面図である。
【００２５】
電気コンポーネントは導電性の筐体７０を含み、筐体７０内にパワートランジスタ、ダイオード、リアクトル等の電気回路部品が収容されている。筐体７０には、例えばアルミニウムの鋳物が用いられる。筐体７０はほぼ長方形の平面形状を有し、四隅にそれぞれ取付け部７１が設けられている。筐体７０は、取付け部７１においてボルト等の固定具７３を用いてグランド導体８０に固定される。グランド導体８０は、旋回体１２の一部を構成する金属体であり、旋回フレーム１１（図１）に溶接等によって接続されており、ボディアース用の導体として機能する。
【００２６】
金属製のグランド導体８０の表面は絶縁性の塗料で塗装されており、塗装膜８１が形成されている。グランド導体８０の表面の一部は塗装されておらず、金属が露出した状態にされている。金属が露出した部分を、金属露出表面８２ということとする。
【００２７】
グランド導体８０等のショベルの各部品は、電気コンポーネントをグランド導体８０に取り付ける組み立て工場とは異なる部品工場で加工され、組み立て工場まで輸送される。グランド導体８０の加工後、組み立て工場まで輸送されて電気コンポーネントを取り付けるまでの期間にグランド導体８０が錆びてしまうことを防止するため、グランド導体８０の表面の全域が塗装されている。金属露出表面８２は、部品工場でグランド導体８０の表面の全域を塗装した後、組み立て工場で一部の塗装膜８１を剥離することにより形成することが好ましい。
【００２８】
グランド導体８０の塗装時に、金属露出表面８２を粘着フォルム等のマスク部材で覆い、金属露出表面８２を塗装しないようにしてもよい。この場合、組み立て工場で電気コンポーネントをグランド導体８０に取り付ける前にマスク部材を剥離すればよい。
【００２９】
金属露出表面８２は、例えば、平行に配置された細長い２本の長方形状の領域で構成される。筐体７０は、金属露出表面８２と重なる位置に配置される。例えば、平面視において、金属露出表面８２が筐体７０の内側に配置される。
【００３０】
金属露出表面８２と筐体７０の底面との間に、導電性の中間部材９０が配置されている。筐体７０をグランド導体８０に固定する力によって筐体７０が中間部材９０に押し付けられて、筐体７０と中間部材９０とが面接触する。中間部材９０は、筐体７０とグランド導体８０とを電気的に接続する。中間部材９０として、例えば片面粘着性の銅箔テープ、導電性ゴムパッド等の導電部材を用いることができる。
【００３１】
中間部材９０として片面粘着性の銅箔テープを用いる場合には、粘着面をグランド導体８０の金属露出表面８２に貼り付けるとよい。中間部材９０として導電性ゴムパッドを用いる場合には、固定具７３によって中間部材９０に圧縮力を印加することにより、筐体７０とグランド導体８０との間に中間部材９０を保持することができる。
【００３２】
次に、図４に示した比較例と比較しながら、図１〜図３Ｃに示した実施例の優れた効果について説明する。
【００３３】
図４は、比較例によるショベルに搭載される電気コンポーネントの断面図である。本比較例においては、金属露出表面８２と電気コンポーネントの筐体７０とが重なっていない。筐体７０は、アースケーブル７５を介して金属露出表面８２に接続されている。アースケーブル７５の一方の端部は、筐体７０を固定するための固定具７３により筐体７０に接続され、他方の端部は、ボルト等の固定具７６により金属露出表面８２に接続されている。
【００３４】
図４に示した比較例では、アースケーブル７５を介して筐体７０とグランド導体８０とが接続される。これに対し、図３Ａ〜図３Ｃに示した実施例では、筐体７０の底面が中間部材９０を介して直下のグランド導体８０に電気的に接続される。このように、実施例においては、筐体７０と中間部材９０、及び中間部材９０とグランド導体８０とが面接触する。さらに、筐体７０とグランド導体８０とを接続する電流経路が短くなる。このため、比較例と比べて、筐体７０を低インピーダンスでグランド導体８０に接続することができる。これにより、筐体７０のアースを強化することができる。アースを強化することにより、電磁両立性（ＥＭＣ）を高めることができる。
【００３５】
また、図４に示した比較例では、グランド導体８０に、筐体７０を取り付ける領域と、アースケーブル７５を取り付けるための金属露出表面８２とを別々に確保しなければならない。これに対し、図３Ａ〜図３Ｃに示した実施例では、筐体７０を取り付ける領域とは別に金属露出表面８２を確保する必要が無い。このため、省スペース化を図ることが可能である。
【００３６】
また、図４に示した比較例では、筐体７０をグランド導体８０から取り外す度に、アースケーブル７５の着脱が必要である。アースケーブル７５を着脱するとき、アースケーブル７５を変形させる必要があるため、筐体７０の取り外しは、アースケーブル７５の断線または導通不良の原因になり得る。これに対し、図３Ａ〜図３Ｃに示した実施例ではアースケーブルを用いないため、断線や導通不良等に起因するアース不良の発生を抑制することができる。
【００３７】
また、図３Ａ〜図３Ｃに示した実施例では、アースケーブル７５をグランド導体８０に取り付けるための固定具７６（図４）が不要である。このため、筐体７０をグランド導体８０に取り付ける作業の工数を削減することができる。
【００３８】
次に、図５を参照して、上記実施例の変形例について説明する。
図５は、変形例によるショベルに搭載されている電気コンポーネントの筐体７０とグランド導体８０との断面図である。図５に示した変形例では、中間部材９０が金属露出表面８２に導電性接着剤で接着されるとともに、金属露出表面８２の周辺の塗装膜８１の上まで広がって配置されている。筐体７０の底面が、塗装膜８１の上に配置された中間部材９０に密着する。
【００３９】
本変形例では、塗装膜８１が中間部材９０より厚い場合でも、筐体７０と中間部材９０とを密着させ、両者の電気的な導通を安定して確保することができる。
【００４０】
次に、図６Ａ及び図６Ｂを参照して、他の実施例について説明する。以下、図１〜図３Ｃに示した実施例と共通の構成については説明を省略する。
【００４１】
図６Ａは、本実施例によるショベルに搭載されている電気コンポーネントの平面図であり、図６Ｂは、図６Ａの一点鎖線６Ｂ−６Ｂにおける断面図である。図３Ａ〜図３Ｃに示した実施例では、筐体７０としてアルミニウムの鋳物が用いられており、取付け部７１が筐体７０の本体と一体的に形成されている。これに対し、本実施例では、筐体７０の本体にＬ字形の取付け部７１が溶接されている。本体と取付け部７１とにより、筐体７０が構成される。筐体７０の本体の底面は、取付け部７１の底面よりも高い位置に配置される。
【００４２】
また、本実施例では、金属露出表面８２が１つの細長い領域で構成される。金属露出表面８２は、平面視において筐体７０の幅方向のほぼ中央に配置され、筐体７０の長手方向に長い平面形状を有する。
【００４３】
金属露出表面８２と筐体７０との間に中間部材９０が配置されている。中間部材９０の両側に、弾性部材９１が配置されている。弾性部材９１は、筐体７０の底面とグランド導体８０の塗装膜８１とに挟まれて、高さ方向に圧縮されている。
【００４４】
中間部材９０を幅方向の中央のみに配置すると、中間部材９０を幅方向の２か所に配置する構成に比べて筐体７０の姿勢が不安定になるが、本実施例では、弾性部材９１を配置することにより筐体７０の姿勢を安定化させることができる。また、本実施例においても、図１〜図３Ｃに示した実施例と同一の効果が得られる。
【００４５】
次に、図７Ａ〜図７Ｃを参照して、さらに他の実施例について説明する。以下、図１〜図３Ｃに示した実施例と共通の構成については説明を省略する。
【００４６】
図７Ａは、本実施例によるショベルに搭載される電気コンポーネントの筐体７０の平面図である。図７Ｂは、図７Ａの一点鎖線７Ｂ−７Ｂにおける断面図である。筐体７０の直下のグランド導体８０に、細長い平面形状を有する貫通孔（スリット）８４が形成されている。グランド導体８０の両面に塗装膜８１が形成されており、貫通孔８４の内面にグランド導体８０が露出する。貫通孔８４は、グランド導体８０の表面の全域に塗装を行った後、穴開け加工することにより形成することができる。
【００４７】
貫通孔８４の側面が、図３Ａ〜図３Ｃに示した金属露出表面８２に相当する。貫通孔８４内に、導電性及び弾性を有する中間部材９０が挿入されている。中間部材９０は、その復元力によって貫通孔８４の側面に密着し、グランド導体８０に電気的に接続される。中間部材９０として、例えば導電性を持つシリコーン樹脂を用いることができる。
【００４８】
図７Ｃは、グランド導体８０の貫通孔８４内に中間部材９０を挿入した状態の断面図である。中間部材９０は、胴部９０Ａと、その上下の頭部９０Ｂとからなる。胴部９０Ａが貫通孔８４内に挿入されている。頭部９０Ｂは塗装膜８１の表面から突出し、貫通孔８４からの中間部材９０の脱落を防止している。
【００４９】
図７Ｂに示すように、筐体７０をグランド導体８０に固定すると、筐体７０が中間部材９０の上側の頭部９０Ｂを押しつぶす。これにより、筐体７０の底面が中間部材９０の上面に密着し、筐体７０が中間部材９０に電気的に接続される。本実施例においても、図１〜図３Ｃに示した実施例と同様の効果が得られる。
【００５０】
次に、図８を参照して、さらに他の実施例について説明する。以下、図１〜図３Ｃに示した実施例と共通の構成については説明を省略する。
【００５１】
図８は、本実施例によるショベルに搭載される電気コンポーネントの筐体７０及びグランド導体８０の断面図である。以下、図１〜図３Ｃに示した実施例と共通の構成については説明を省略する。
【００５２】
本実施例では、筐体７０の取付け部７１の直下に、金属露出表面８２が配置されている。本実施例においても、取付け部７１を含む筐体７０と、金属露出表面８２とが重なっている。取付け部７１と金属露出表面８２との間に絶縁性の防振部材９２が挟まれている。防振部材９２の面内の広がりは、金属露出表面８２より大きく、平面視において、金属露出表面８２が防振部材９２の内側に配置される。防振部材９２として、例えば防振ゴムを用いることができる。
【００５３】
板状の中間部材９０の一部分が防振部材９２と取付け部７１との間に挿入されることにより、中間部材９０が筐体７０と電気的に接続されている。中間部材９０の他の一部分が防振部材９２と金属露出表面８２との間に挿入されることにより、中間部材９０がグランド導体８０に電気的に接続されている。固定具７３が、取付け部７１、中間部材９０、防振部材９２、及びグランド導体８０を貫通し、筐体７０をグランド導体８０に固定している。
【００５４】
本実施例においても、筐体７０が中間部材９０を介してグランド導体８０に電気的に接続され、図１〜図３Ｃに示した実施例と同様の効果が得られる。また、本実施例では、金属露出表面８２の全域が防振部材９２で覆われる。このため、金属露出表面８２の錆を抑制することができるという効果が得られる。
【００５５】
図８では、固定具７３が、取付け部７１、中間部材９０、防振部材９２、及びグランド導体８０を貫通する例を示したが、必ずしも中間部材９０及び防振部材９２を貫通する必要は無い。中間部材９０及び防振部材９２を、固定具７３の位置から外れた位置に配置してもよい。
【００５６】
上述の各実施例は例示であり、異なる実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施例の同様の構成による同様の作用効果については実施例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例に制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００５７】
１０  下部走行体
１１  旋回フレーム
１２  旋回体
１３  キャビン
１４  階段
１５  アタッチメント
１６  ブーム
１７  アーム
１８  バケット
２１  ブームシリンダ
２２  アームシリンダ
２３  バケットシリンダ
２４Ａ、２４Ｂ  油圧モータ
２５  電気コンポーネントを収容する空間
３０  エンジン
３１  トルク伝達機構
３２  電動発電機
３３  メインポンプ
３４  パイロットポンプ
４０  コントロールバルブ
４１  操作装置
４２  圧力センサ
５０  制御装置
５２  インバータ
５５  蓄電回路
５６  コンバータ
５７  蓄電装置
５８  インバータ
６０  旋回モータ
６１  機械式ブレーキ
６２  レゾルバ
６３  減速機
７０  電気コンポーネントの筐体
７１  取付け部
７３  固定具
７５  アースケーブル
７６  固定具
８０  グランド導体
８１  塗装膜
８２  金属露出表面
８４  貫通孔
９０  中間部材
９０Ａ  胴部
９０Ｂ  頭部
９１  弾性部材
９２  防振部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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