(57)【要約】【課題】  電気駆動式の建設機械において、上部旋回体と下部走行体間であってセンタジョイントの下方に配置したスリップリングの防水を確実にして、スリップリングの信頼性を向上させる。【解決手段】  電気駆動式の建設機械１００は、下部走行体２と、下部走行体の上方に旋回自在に配置された上部旋回体１５とを有する。上部旋回体の旋回中心線上であって、下部走行体との間であって上側にセンタジョイント２７を下側に集電装置３０をそれぞれ配置する。集電装置は複数のスリップリング３５とこのスリップリングに対応して設けられスリップリングに摺接する複数のブラシ３５６を有する。スリップリングに給電する給電系の配線５５がセンタジョイントの内側筒体５１の内部を上下方向に貫通する。センタジョイントの上方に、センタジョイントの上部端面から雨水が侵入するのを防止する防水手段６１を設けた。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体と、この下部走行体の上方に旋回自在に配置された上部旋回体とを有する電気駆動式の建設機械において、
前記上部旋回体の旋回中心線上であって、下部走行体との間の上側にセンタジョイントを、下側に集電装置をそれぞれ配置し、前記センタジョイントは同心状に配置された内側筒体と外側筒体を有し、前記上部旋回体の旋回に伴い前記内側筒体と前記外側筒体が相対的に回転し、前記集電装置は複数のスリップリングとこのスリップリングに対応して設けられ前記スリップリングに摺接する複数のブラシとを有し、前記スリップリングに給電する給電系の配線が前記センタジョイントの内側筒体の内部を上下方向に貫通しており、前記センタジョイントの上部にこのセンタジョイントの上部端面から雨水が侵入するのを防止する防水手段を設け、前記防水手段は前記配線を上方にて折り返すように配置することを特徴とする電気駆動式の建設機械。
【請求項２】
前記防水手段は、内部を前記給電系の配線が貫通する曲管とこの曲管の一方の端部に取り付けたフランジとを有し、前記フランジは前記内側筒体の上端の開口を覆って取り付けられており、前記曲管の他方の端部は、下向きに開口して取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の電気駆動式の建設機械。
【請求項３】
前記防水手段は、前記内側筒体の上端の開口よりも広い口径のキャップ状に形成された覆いであって、この覆いの中間部と前記センタジョイントの上端とを接続する複数個の脚部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の電気駆動式の建設機械。
【請求項４】
前記キャップ状の覆いの下端を、前記内側筒体の上端の開口よりも下方に配置したことを特徴とする請求項３に記載の電気駆動式の建設機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は下部走行体上に上部旋回体を旋回可能に搭載した電気駆動式の建設機械に係り、特に下部走行体と上部旋回体との間に集電装置を備える電気駆動式の建設機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電気駆動式の建設機械の例が、特許文献１に記載されている。この公報に記載の建設機械では、下部走行体と上部旋回体との間に設けるセンタジョイントを、トラックフレームに固定されるボディと、旋回フレームに廻止め部材を介して固定されるスピンドルとにより構成している。そしてスピンドルの中心側に設けた貫通孔の上方には、旋回中心上に位置して集電装置を配している。また、集電装置の集電ケースには複数の脚部を設け、これらの脚部をスピンドルの上側端面に突当てた状態で固定している。さらに、集電ケースとスピンドルとの間には、脚部によって水抜き用の通路が形成されている。これにより、センタジョイントと集電装置との間の通気性、水抜け性等を高め、センタジョイントと集電装置の耐久性、寿命等の向上を図っている。
【０００３】
従来の電気駆動式の建設機械の他の例が、特許文献２に記載されている。この公報では、電気駆動式油圧ショベルの下部走行体に、左サイドフレームと右サイドフレームとを設け、これらのサイドフレームには走行用の履帯を巻装している。そして、左サイドフレームの左側板には、外部電源と接続される側面コネクタを設け、この電源から電源ケーブル、側面コネクタ、集電装置等を経由して上部旋回体側の電動機に給電している。
【０００４】
なお、下部走行体と上部旋回体との間にはセンタジョイントが設けられ、上部旋回体の旋回中心に配置されている。このセンタジョイントの内部には油路が設けられ、制御弁と走行モータや排土板シリンダとを接続している。さらに、センタジョイントの下側であってこのセンタジョイントと同軸に、上記集電装置が設けられている。集電装置は、下部走行体と上部旋回体との間に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−０７７７６８号公報
【特許文献２】特開２００８−００８００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載の建設機械では、センタジョイントのスピンドルと集電装置の集電ケースとの間に水抜き用の通路が形成されており、何らかの理由で集電装置に入り込んだ水分が抜ける構成になっており、集電装置の信頼性を向上させている。そもそもこの特許文献１に記載の建設機械では、センタジョイントの上方に集電装置が取り付けられているので、集電装置の集電ケースがキャップの役割を果たしている。そのため、上部旋回体が旋回しても集電装置には、雨水等が入りにくい構造となっている。
【０００７】
さらに、センタジョイントの上方に集電装置を取り付けた結果、集電装置へのケーブル等は、廻止め部材の側面から外部へ取り出す構造になっており、この取り出し部をシールさえすれば雨水の対策を容易に実施できる構造となっている。したがって、この公報に記載の建設機械の場合には、集電装置を防水することについてほ、ほとんど考慮する必要はない。
【０００８】
一方、上記特許文献２に記載の建設機械では、集電装置がセンタジョイントの下部に配置されるので、センタジョイントの上端部から内側筒体の内周側を通って、集電装置のスリップリングへ上部側給電配線が配線される。すなわち、中空状に形成されたセンタジョイントの内側筒体では、上部側給電配線と内側筒体の間に空間が形成され、この空間へ雨水が侵入するおそれがある。そこで、この特許文献２では詳細には記載されていないが、一般的には給電配線と内側筒体との間をシリコン樹脂で充填して雨水の侵入を防止してきた。
【０００９】
しかしながら、建設機械は多年、例えば１０年以上使用される場合もあり、シリコン樹脂の経年劣化により雨水の侵入するおそれが生じている。また、センタジョイントは建設機械の中心部に位置するので、建設機械を分解しなければシリコン樹脂の最充填作業が困難である。さらに、給電配線は複数本必要であり、この複数本の配線が内側筒体内部を通過するので、シリコン樹脂を給電配線表面に均等に塗布することも困難になっている。その上、ケーブルグラウンドを使用した場合には、複数の給電配線の防水性を確保することが困難であるばかりでなく、個々の給電配線にケーブルグラウンドを使用するにはスペースが不足している。
【００１０】
本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、外部電源を用いて建設機械に搭載された電動モータを駆動する電気駆動式の建設機械において、上部旋回体と下部走行体間であってセンタジョイントの下方に配置したスリップリングの防水を確実にして、スリップリングの信頼性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成する本発明の特徴は、下部走行体と、この下部走行体の上方に旋回自在に配置された上部旋回体とを有する電気駆動式の建設機械において、前記上部旋回体の旋回中心線上であって、下部走行体との間の上側にセンタジョイントを、下側に集電装置をそれぞれ配置し、前記センタジョイントは同心状に配置された内側筒体と外側筒体を有し、前記上部旋回体の旋回に伴い前記内側筒体と前記外側筒体が相対的に回転し、前記集電装置は複数のスリップリングとこのスリップリングに対応して設けられ前記スリップリングに摺接する複数のブラシとを有し、前記スリップリングに給電する給電系の配線が前記センタジョイントの内側筒体の内部を上下方向に貫通しており、前記センタジョイントの上部にこのセンタジョイントの上部端面から雨水が侵入するのを防止する防水手段を設け、前記防水手段は前記配線を上方に折り返すように配置したことにある。
【００１２】
そしてこの特徴において、前記防水手段は、内部を前記給電系の配線が貫通する曲管とこの曲管の一方の端部に取り付けたフランジとを有し、前記フランジは前記内側筒体の上端の開口を覆って取り付けられており、前記曲管の他方の端部は、下向きに開口して取り付けられていることが好ましい。
【００１３】
また上記特徴において、前記防水手段は、前記内側筒体の上端の開口よりも広い口径のキャップ状に形成された覆いであって、この覆いの中間部と前記内側筒体の上端とを接続する複数個の脚部材を設けてもよい。さらに、前記キャップ状の覆いの下端を、前記内側筒体の上端の開口よりも下方に配置するのがよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電気駆動式の建設機械において、センタジョイントの上部に給電系の配線を上方にて折り返すように配置した防水手段を設け、配線とセンタジョイントの内側筒体が形成する空間へ雨水が侵入するのを防止したので、上部旋回体と下部走行体間であってセンタジョイントの下方に配置したスリップリングの防水が確実になり、スリップリングの信頼性を向上できる
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る電気駆動式の建設機械の一実施例の側面図。
【図２】図１に示した建設機械が有する下部走行体の主要部の上面図。
【図３】図１に示した建設機械のセンタジョイント部の縦断面図。
【図４】本発明に係る防水手段の一実施例の正面図。
【図５】本発明に係る防水手段の他の実施例の部分断面図およびそのＡ−Ａ断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る電気駆動式の建設機械について、図面を用いて説明する。図１に、電気駆動式の建設機械１００の一実施例を、側面図で示す。本実施例では、建設機械１００として油圧ショベルを取り上げているが、建設機械１００は油圧ショベルに限るものではなく、油圧クレーン等の電気駆動式の建設機械にも適用できる。
【００１７】
油圧ショベル１００では、下部走行体２に旋回可能に上部旋回体１５が取り付けられている。下部走行体２の前部に、排土板１４が上下方向に回動可能に取り付けられている。
【００１８】
上部旋回体１５は、下部走行体２に載置される旋回フレーム１６と、旋回フレーム１６の上部に設けられ運転席を有するキャブ１８と、キャブ１８の後方に設けられた建家カバー１９とを備えている。上部旋回体１５の前部には、掘削等の作業に使用するフロント２１の一端部が取り付けられている。建家カバーの後端部には、カウンタウェイト１７が配置されている。旋回フレーム１６上には、詳細を後述する電動機２２や制御装置２３、油圧ポンプ２４、タンク等の機器が配置されており、これら各機器には図示しない外部電源から電源側ケーブル１を介して電力が供給されている。なお、下部走行体２には、この電源側ケーブル１を保持するために、ケーブル支持手段２５が取り付けられている。
【００１９】
フロント２１は、下ブーム４１、上ブーム４２、アーム支持体４３、アーム４４、バケット４５の各部材がキャブ１８側から順に接続されて構成されており、これら部材を駆動するためにシリンダ４６〜４９が各部材に近接して配置されている。すなわち、上部旋回体１５の前部には、上下方向に俯仰動可能に下ブーム４１が取り付けられており、下ブーム４１の先端には、左右方向に揺動可能に上ブーム４２が取り付けられている。上ブーム４２の先端には、左右方向に揺動可能にアーム支持体４３が取り付けられており、アーム支持体４３には、回動可能にアーム４４が取り付けられている。アーム４４の先端には、回動可能にバケット４５等のアタッチメントが取り付けられている。
【００２０】
下ブーム４１を駆動するためにブームシリンダ４６が、アーム４４を駆動するためにアームシリンダ４７が、バケット４５を駆動するためにバケットシリンダ４８がそれぞれ設けられている。上ブーム４２は、オフセットシリンダ４９により揺動駆動される。
【００２１】
図２に、下部走行体２の主要部を上面図で示す。この図２に示すように、下部走行体２は、例えば鋼板、鋼材等で製作されたトラックフレーム３(図１参照)と、このトラックフレーム３に巻装された履帯１０、１１と、この履帯１０、１１を駆動する走行モータ１２、１３とを有する。
【００２２】
トラックフレーム３は、中央部にセンタフレーム４が配置されており、センタフレーム４の左右両側には、サイドフレーム５、６が配置されている。各サイドフレーム５、６とセンタフレーム４とは、Ｘ字型に接続部７、８で接続されている。鋼板製のセンタフレーム４の上部には、円筒状の丸胴９が固着されている。サイドフレーム５、６は、この油圧ショベル１００の前、後方向に延びる四角筒状体である。接続部７、８も同様に、細長い中空構造体である。履帯１０、１１はトラックフレーム３のサイドフレーム５、６に巻装されており、下部走行体２の左右両側に配置される。
【００２３】
トラックフレーム３の丸胴９上には、旋回フレーム１６が旋回輪２０を介して旋回可能に搭載されており、図示しない旋回モータが、この丸胴９を駆動する。旋回モータが旋回フレーム１６を回転駆動すると、上部旋回体１５は、図１中に示した軸線Ｏ−Ｏを旋回中心として旋回動作する。
【００２４】
油圧ショベル１００は、左右の履帯１０、１１を互いに同一方向または逆方向に回転駆動することにより、車両を前後方向に走行させたり、旋回走行させる。排土板１４は、トラックフレーム３の前部に回動可能に設けられる。排土板１４は、土砂均し等の作業に用いられ、図示しない排土板シリンダにより、上下方向に回動される。
【００２５】
建家カバー内に収容された電動機２２は、電気駆動式の油圧ショベル１００の動力源であり、例えば三相交流モータである。外部電源から制御装置２３を介して給電されて、油圧ポンプ２４を駆動する。制御装置２３は、例えば油圧ショベル１００の運転状態やオペレータの運転操作等に応じて、外部電源から電動機２２への給電状態を制御する。
【００２６】
同様に建家カバー１９に収容された油圧ポンプ２４は、タンクとともに油圧ショベル１００の油圧源を構成する。油圧ポンプ２４は電動機２２によって駆動され、タンク内の作動油を圧油として吐出する。この作動油は、オペレータの運転操作等に応じて図示しない制御弁から各種のアクチュエータ（走行モータ１２、１３や排土板シリンダ、旋回モータ、フロント２１の各シリンダ４６〜４９等）に給排され、これらのアクチュエータを作動させる。
【００２７】
下部走行体２と上部旋回体１５との間には、センタジョイント２７が設けられている。図３に示すように、センタジョイント２７は上部旋回体１５の旋回軸Ｏにその中心を一致させて配置される。そして、上側油圧配管と下側油圧配管とを軸線Ｏ−Ｏ回りに回転可能に接続する。ここで、図３はセンタジョイント２７部の縦断面図である。
【００２８】
センタジョイント２７は、上部旋回体１５の旋回フレーム１６等に取付けられた内側筒体５１と、内側筒体５１と同心で内側筒体５１に回転可能に嵌合された外側筒体５２とを有している。外側筒体５２は、下部走行体２側に取付けられている。内側筒体５１と外側筒体５２には、これら両筒体５１、５２が相対回転したときにも互いに連通した状態を保持するために、図示しない環状の油路が形成される場合もある。
【００２９】
油路が形成される場合には、内側筒体５１の油路に上側油圧配管が接続され、外側筒体５２の油路に下側油圧配管が接続される。上部旋回体１５が下部走行体２上で旋回するときには、この旋回動作に伴って内側筒体５１と上側油圧配管５２とが軸線Ｏ−Ｏを中心として回転する。このとき上側油圧配管は、各筒体５１、５２の油路によって下側油圧配管と連通する。
【００３０】
下部走行体２と上部旋回体１５との間には集電装置３０が設けられている。集電装置３０は、センタジョイント２７の下方にセンタジョイント２７と同軸に配置されている。そして、上部旋回体１５側の電気系統と下部走行体２側の電気系統とを、軸線Ｏ−Ｏ回りに回転可能に接続する。
【００３１】
詳しく説明すると、集電装置３０は、ケーシング３３および回転体３４、スリップリング３５、ブラシ３６とを有している。円筒状のケーシング３３は、下部走行体２が有するトラックフレーム３のセンタフレーム４に取り付けられている。回転体３４は、センタジョイント２７の内側筒体５１の下端部に取付けられており、ケーシング３３内で軸線Ｏ−Ｏ回りに回転可能になっている。導電性の材料で構成された複数のスリップリング３５は、環状板形状に形成されており、回転体３４に互いに間隔をもって設けられている。導電性の材料からなるブラシ３６は、ケーシング３３側に取付けられており、各スリップリング３５に対応して配置され、スリップリング３５の外周と摺接する。
【００３２】
各スリップリング３５は、上側給電配線３１を構成する個々の配線に接続され、各ブラシ３６は、下側給電配線３２を構成する個々の配線に接続されている。上部旋回体１５が下部走行体２上で旋回すると、それとともに各スリップリング３５と上側給電配線３１が軸線Ｏ−Ｏ回りに回転する。このとき、各スリップリング３５にブラシ３６が摺接しているので、上側給電配線３１は下側給電配線３２と接続状態になる。
【００３３】
上側給電配線３１は上部旋回体１５に設けられており、下側給電配線３２は下部走行体２に設けられている。これらの給電配線３１、３２は、例えば複数の配線を束ねたケーブルであり、外部電源から電動機２２に給電するのに用いられる。上側給電配線３１の一端側は、制御装置２３を介して電動機２２に接続されている。上側給電配線３１の他端側は、センタジョイント２７の内側筒体５１の内周側を通って集電装置３０のスリップリング３５に接続される。そして、ブラシ３６を介して下側給電配線３２に接続される。下側給電配線３２は、集電装置３０部からトラックフレーム３のセンタフレーム４および接続部７を経てサイドフレーム５の内部のコネクタに延び、電源側ケーブル１を介して外部電源に接続される。
【００３４】
次に、本発明に係る集電装置３０部のいくつかの実施例を、図４および図５を用いて説明する。図４は、センタジョイント２７の部分を取り出した図である。センタジョイント２７の内側筒体５１の上端部には、防水手段６０が固定ボルト６３で取り付けられている。防水手段６０は、センタジョイント２７の内側筒体５１の外形に応じた外形を有するフランジ６２と、このフランジ６２の中央部に取り付けた曲管６１とを有している。
【００３５】
フランジ６２の中央部には、曲管６１に連通する孔が形成されている。曲管６１は、逆U字型状に形成されており、内部を配線６４が通っている。曲管６１が逆U字型状に形成されていてその先端が下側を向いているので、上部旋回体１５が旋回動しても、この曲管６１から雨水や塵埃がセンタジョイント２７内部や集電装置３０の内部に侵入するのを防止できる。
【００３６】
さらに、曲管６１の内周と配線６４間の隙間を、建設機械１００の製作時にシリコン等で密封しておけば、経年変化でシリコンが劣化することを考慮しても、長期にわたり雨水や塵埃がセンタジョイント２７と集電装置３０の内部へ侵入するのを防止でき、集電装置３０部の信頼性が向上する。
【００３７】
なお、本実施例では、曲管形状を逆Ｕ字型としたが、曲管の形状はこれに限るものではなく、開口部が下向きに形成されておればよい。すなわち、曲管の開口部が下向きであれば、曲管の途中には必ず開口部より高い部分が形成され、雨水や塵埃の侵入を防止できる。
【００３８】
本発明に係る防水手段の他の実施例を、図５に示す。本実施例は、センタジョイント２７の部分を取り出した図であり、センタジョイント２７を断面で示した縦断面図(同図(ａ))および（ａ）図のＡ−Ａ断面図（同図（ｂ））である。本実施例では防水手段７０として、逆Ｕ字状の曲管６１の代わりにセンタジョイント２７の内側筒体５１の端部に形成される開口７５部を覆うキャップ７１を設けている。
【００３９】
上記実施例と同様にスリップリング３５に給電する配線６４が、センタジョイント２７の内側筒体５１の上端に形成される開口７５から引き出されている。そこで、開口７５の上方にこの開口７５よりも外形が大きい有底円筒を逆さにしたキャップ７１を配置し、防水手段７０とする。このキャップ７１を固定するために、脚部材７５を内側筒体５１とキャップ７１間に配置し、固定する。脚部材７５は棒状なので、脚部材７５間から配線５１を取り出す。
【００４０】
本実施例においても、内側筒体５１の上部がカバーされるとともに、配線６４が上方で折り返されるので、雨水が配線６４を伝わってセンタジョイント２７の内部や集電装置３０の内部に侵入するのをを防止できる。なお、キャップ７１の高さを脚部材７５の高さより高くして、キャップ７１の下端が、内側筒体５１の上端よりも低い位置にすれば、より一層雨水のセンタジョイント２７内への侵入を防止できる。
【００４１】
また、脚部材７５は円筒状であってもよい。さらに、上記実施例と同様、内側筒体５１内面と配線６４間の空間をシリコンで充填するようにしてもよい。また、キャップ７１の形状は有底円筒を逆さにしたものに限るものではなく、内側筒体５１の外形よりも大きい形状であればよい。
【００４２】
上記各実施例によれば、電気駆動の建設機械において、センタージョイントへの雨水の侵入を防止できるので、建設機械のセンタジョイント部をメンテナンスすることなく、長期間にわたって信頼性高く運転することが可能になる。
【符号の説明】
【００４３】
１…電源側ケーブル、２…下部走行体、３…トラックフレーム、４…センタフレーム、５、６…サイドフレーム、７、８…接続部、９…丸胴、１０、１１…履帯、１２、１３…走行モータ、１４…排土板、１５…上部旋回体、１６…旋回フレーム、１７…カウンタウエイト、１８…キャブ、２１…フロント、２２…電動機、２３…制御装置、２４…油圧ポンプ、２５…ケーブル支持手段、２７…センタジョイント、３０…集電装置、３１、３２…給電ケーブル、３３…ケーシング、３４…回転体、３５…スリップリング、３６…ブラシ、４１…下ブーム、４２…上ブーム、４３…アーム支持体、４４…アーム、４５…バケット、４６…ブームシリンダ、４７…アームシリンダ、４８…バケットシリンダ、４９…オフセットシリンダ、５１…内側筒体、５２…外側筒体、６０…防水手段、６１…曲管、６２…フランジ、６３…固定ボルト、６４…配線、７０…防水手段、７１…キャップ（覆い）、７５…脚部材、１００…建設機械（油圧ショベル）。
【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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