JP2002303138A - 建設機械の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作業用アクチュエータへ供給されるポンプ流
量の不足を防止するとともに、冷却装置を小型化する。 【解決手段】 エンジン１２の側方に冷却ファン駆動用
の水モータ２２を設け、水ポンプ２５から圧送される冷
却水をホース３１を介して水モータ２２に供給し、水モ
ータ２２からの冷却水をホース３３を介してラジエータ
２３に供給する。これにより水モータ２２が回転して冷
却ファン２０が駆動するとともに、冷却水はラジエータ
２３で熱交換される。水モータ２２は油圧ポンプ１３か
らの圧油を駆動源としないので、作業用アクチュエータ
へのポンプ流量の不足を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷却ファンとラジエー
タなどを有する建設機械の冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より建設機械においては、エンジン
の出力軸にファンベルトを介して冷却ファンを連結し、
冷却ファンの回転によりラジエータに冷却風を流して、
エンジン冷却水と冷却風とを熱交換させいる。ところ
で、近年、市街地等の狭小地における工事現場が増加し
ている。このような現場では旋回半径を小さくする必要
があるため、旋回体をできるだけ小型化することが望ま
れる。しかしながら、旋回体を小型化すると冷却装置も
小型化され、十分な冷却性能を得られないおそれがあ
る。このような問題に対し、例えば特開平９−１２５９
７２号公報には旋回体の余剰スペースに冷却ファンを設
けるようにした装置が開示されている。これによれば、
油圧ポンプからの圧油をファン駆動用の油圧モータに導
き、油圧モータの駆動によって冷却ファンを回転させ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報記載の装置では、油圧ポンプからの圧油は作業用アク
チュエータにも供給されるため、作業負荷が増大すると
ポンプ流量が不足するおそれがある。また、この場合、
油圧ポンプと冷却ファンは、通常離れた位置に配置され
るため、油圧ポンプとファン駆動用の油圧モータとを接
続する配管の取り回しが複雑になる。さらに、ポンプ流
量の不足を解消するために冷却ファン駆動用の油圧ポン
プを作業用アクチュエータ駆動用の油圧ポンプと別に設
けると、その分だけ余計なスペースが必要となるばかり
か、部品点数とコストも増加する。

【０００４】本発明の目的は、作業用アクチュエータへ
供給されるポンプ流量の不足を抑え、かつ、装置を小型
化することができる建設機械の冷却装置を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】実施の形態の図面に対応
付けて本発明を説明する。 （１）請求項１の発明は、冷却空気を送風する冷却ファ
ン２０と、冷却水を圧送する水ポンプ２５と、冷却空気
と冷却水を熱交換するラジエータ２３と、冷却ファン２
０を駆動するファン駆動用モータとを有する建設機械の
冷却装置に適用される。そして、ファン駆動用モータ
を、水ポンプ２５から圧送される冷却水を駆動源とする
水モータ２２としたことにより上述した目的は達成され
る。 （２）請求項２の発明は、請求項１に記載の建設機械の
冷却装置において、図２に示すように、水モータ２２
を、冷却水の流れに対してラジエータ２３よりも上流側
に配置したものである。 （３）請求項３の発明は、請求項１に記載の建設機械の
冷却装置において、図６に示すように、水モータ２２と
ラジエータ２３を、冷却水の流れに対して並列に配置し
たものである。 （４）請求項４の発明は、請求項３に記載の建設機械の
冷却装置において、図７に示すように、ラジエータ２３
の介装された冷却水経路の上流側に、ラジエータ２３へ
の冷却水の分流量を規制する絞り機構３５ａを設けたも
のである。

【０００６】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が
実施の形態に限定されるものではない。

【０００７】

【実施の形態】−第１の実施の形態− 図１〜図６を参照して本発明による冷却装置の第１の実
施の形態を説明する。図１は、本発明が適用される油圧
ショベル、とくに小旋回が可能なミニショベルの側面図
である。油圧ショベルは、走行体１と、走行体１上に旋
回可能に設けられた旋回体２と、旋回体２に回動可能に
取り付けられたブーム４ａ、アーム４ｂ、バケット４ｃ
からなる作業装置４とを有する。旋回体２には運転席部
３が設けられ、運転席部３の後方にはエンジン室５とカ
ウンタウエイト６とが配置されている。

【０００８】図２はエンジン室５の車幅方向断面図（車
両後方から見た図）であり、図３は図２のIII-III線断
面図（車両上方から見た図）である。なお、本実施の形
態では図２，３に示すように前後左右方向を定義し、以
下、この定義に基づいて各部の配置を説明する。図２，
３に示すようにカバー１１によって形成されたエンジン
室５のほぼ中央にはエンジン１２が横置きに配置され、
エンジン１２の左側にはエンジン１２によって駆動され
る油圧ポンプ１３が設けられている。カバー１１の左右
側面には空気流入口１１ａおよび空気排出口１１ｂがそ
れぞれ開口され、エンジン１２の下方のフレームには空
気流入口２ａが開口されている。エンジン１２には吸気
管１４と排気管１５がそれぞれ接続されている。吸気管
１４の途中にはエアクリーナ１７が設けられ、吸気管１
４の先端は空気流入口１１ａ付近まで達している。油圧
ポンプ１３の上方にはマフラ１８が配置され、マフラ１
８に接続された排気管１５の先端はカウンタウエイト６
を貫通して車両後部に突出している。

【０００９】エンジン１２の右方には、図４にその斜視
図を示すようなダクト１６が配置されている。ダクト１
６は、略円筒状のスクロール部１６ａとその左側端部か
ら上方に連なる略矩形状のストレート部１６ｂとを有
し、スクロール部１６ａの前後両端面にはダクト１６内
に空気を吸い込む吸込口１６ｃが開口され、ストレート
部１６ｂの右側面にはダクト１６内から空気を吹き出す
吹出口１６ｄが開口されている。

【００１０】図２，３に示すように、スクロール部１６
ａの内側には前後方向に回転軸を有するシロッコファン
２０が収容されている。シロッコファン２０とは、羽根
の軸方向から吸い込んだ空気を羽根の周方向へ吐き出す
ファンである。スクロール部１６ａの後端面には複数の
ステイ２１（図では４本）が固設され、ステイ２１にフ
ァン駆動用のモータ２２が取り付けられている。モータ
２２は水圧によって回転する水モータであり、モータ２
２の出力軸はダクト１６の吸込口１６ｃを介してシロッ
コファン２０の回転軸に連結されている。ダクト１６の
右側には吹出口１６ｄを全て覆うようにラジエータ２３
が取り付けられ、ラジエータ２３の右方にはラジエータ
２３と略平行にオイルクーラ２４が配設されている。ラ
ジエータ２３から吹出口１１ｂにかけて連通された通路
が形成されている。なお、３４は作動油タンクである。

【００１１】エンジン１２の右上部には水ポンプ２５が
内蔵され、エンジン１２のクランク軸の回転は、クラン
クプーリ２６、ファンベルト２７、水ポンププーリ２８
を介して水ポンプ２５に伝達される。エンジン１２の冷
却水流出部１２ａにはホース３１の一端が接続され、ホ
ース３１の他端は水モータ２２に接続されている。エン
ジン１２の冷却水戻り部１２ｂにはホース３２の一端が
接続され、ホース３２の他端はラジエータ２３のロアタ
ンク２３ｂに接続されている。ラジエータ２３のアッパ
タンク２３ａにはホース３３の一端が接続され、ホース
３３の他端は水モータ２２に接続されている。なお、図
示は省略するがオイルクーラ２４にも作動油の通過する
ホースが接続されている。

【００１２】このように構成された本実施の形態の動作
を説明する。エンジン１２を始動すると、エンジン１２
の回転により空気流入口１１ａ付近の空気は吸気管１４
内に吸い込まれ、エアクリーナ１７で濾過された後、エ
ンジン１２のシリンダ内に流入する。この流入空気はシ
リンダ内で圧縮後、燃料が噴射されて爆発燃焼し、エン
ジン１２外に排出される。そして、マフラ１８で消音さ
れた後、排気管１５を介して車両後部から排出される。
このとき発生したエネルギがクランク軸、クランクプー
リ２６、ファンベルト２７、水ポンププーリ２８を介し
て水ポンプ２５に伝達されて、水ポンプ２５が駆動され
る。

【００１３】図５は、冷却水の循環経路を示す回路図で
ある。なお、冷却水には冬期の凍結防止のためエチレン
グリコール、防錆材、水が混合されたものが使用されて
いる。エンジン１２の回転により水ポンプ２５が駆動さ
れると冷却水がエンジン１２内の各部に圧送される。エ
ンジン１２内のサーモスタット２９は冷却水温に応じて
開閉される。冷却水温が低い状態ではサーモスタット２
９は閉じており（位置イ）、したがって、この状態では
水モータ２２への流水経路は遮断され、水モータ２２の
回転は停止している。冷却水温の上昇によりサーモスタ
ット２９が開くと（位置ロ）、エンジン１２からの冷却
水はホース３１を介して水モータ２２に供給される。こ
れにより、水モータ２２が駆動され、シロッコファン２
０が回転する。水モータ２２を通過した冷却水はホース
３３を介してラジエータ２３に導かれ、ラジエータ２３
内部を通過した後、ホース３２を介して水ポンプ２５に
戻される。

【００１４】上述した冷却水の流れによりシロッコファ
ン２０が回転すると、図２に矢印で示すように、空気流
入口１１ａ,２ａを介してエンジン室５内に冷却空気が
流入する。その冷却空気はエンジン１２の周辺を通過し
てエンジン１２の表面を冷却した後、吸込口１６ｃから
ダクト１６内に吸い込まれる。吸い込まれた空気はダク
ト１６内で向きが変更された後、吹出口１６ｄから吹き
出され、ラジエータ２３およびオイルクーラ２４を順次
通過する。このとき、冷却空気とラジエータ２３内の冷
却水およびオイルクーラ２４内の作動油とが熱交換さ
れ、冷却水および作動油の温度がともに低下する。オイ
ルクーラ２４を通過した空気は空気排出口１１ｂからエ
ンジン室５外に排出される。

【００１５】このように第１の実施の形態によると、エ
ンジン１２の側方に冷却ファン２０駆動用の水モータ２
２を設け、エンジン１２,水モータ２２,水ポンプ２５を
ホース３１〜３３で接続して水ポンプ２５からの冷却水
により水モータ２２を回転させるようにした。これによ
り、油圧ポンプ１３からの圧油がファン駆動用に用いら
れることなく、作業負荷が増大した場合にも作業用アク
チュエータに十分な油圧量を供給することができる。ま
た、作業用アクチュエータの出力低下を防ぐためにファ
ン駆動用の油圧ポンプを別途設ける必要もないので、コ
ストが低減され、スペース効率もよい。さらに、水モー
タ２２はラジエータ２３側にあるので、ホース３１〜３
３の取り回しが容易であり、組立性も良好である。

【００１６】さらにまた、冷却水の流れの上流側に水モ
ータ２２を配置し、下流側にラジエータ２３を配置する
ようにしたので、水モータ２２の駆動力を大きくするた
めに水ポンプ２５の回転数を上げて水圧を増加させた場
合であっても、ラジエータ２３には水モータ２２に供給
されるよりも低圧の冷却水が供給されることとなる。そ
の結果、ラジエータ２３が保護される。また、エンジン
１２にはラジエータ通過後の低温の冷却水が戻されるの
で、エンジン１２を効率よく冷却することができる。さ
らに、冷却ファンをシロッコファン２０としたので、フ
ァンの回転騒音を低減することができる。さらにまた、
シロッコファン２０の上方にラジエータ２３を配置し、
シロッコファン２０からの空気をダクト１６を介してラ
ジエータ２３に導くようにしたので、エンジン室５内を
一層小型化することができる。また、冷却水温に応じて
サーモスタット２９が開閉し、ファン２０の回転が制御
されるので燃費が向上する。

【００１７】−第２の実施の形態− 図６，７を参照して本発明による冷却装置の第２の実施
の形態を説明する。図６は、第２の実施の形態に係わる
冷却装置を示すエンジン室５の車幅方向断面図である。
なお、図２と同一の箇所には同一の符号を付し、以下で
はその相違点を主に説明する。第２の実施の形態が第１
の実施の形態と異なるのは、水ポンプ２５とラジエータ
２３、水モータ２２間を循環する冷却水の流れである。
すなわち、第２の実施の形態では、エンジン１２の冷却
水流出部１２ａとラジエータアッパタンク２３ａおよび
水モータ２２は分岐ホース３５を介して接続され、エン
ジン１２の冷却水戻り部１２ｂとラジエータロアタンク
２３ｂおよび水モータ２２は分岐ホース３６を介して接
続されている。これにより、冷却水流出部１２ａから流
出した冷却水は分岐ホース３５を介してアッパタンク２
３ａと水モータ２２にそれぞれ分岐して流される。そし
て、ロアタンク２３ｂおよび水モータ２２からの冷却水
は分岐ホース３６を介して合流し、合流後の冷却水が冷
却水戻り部１２ｂに戻される。

【００１８】このように第２の実施の形態によると、エ
ンジン１２から流出した冷却水を分岐ホース３５を介し
てラジエータ２３と水モータ２２に分岐して流すように
したので、流路面積が大きくなり、圧力損失が低減され
る。その結果、必要とされるポンプ出力が低減され、水
ポンプ２５を小型化することができる。

【００１９】第２の実施の形態において、図７に示すよ
うに、アッパタンク２３ａの上流側の分岐後のホース３
５の途中に圧力調整弁３５ａ（減圧弁）を設けるように
してもよい。これにより、ラジエータ２３に流入する冷
却水の圧力が制限され、エンジン１２からの冷却水をラ
ジエータ２３と水モータ２２に適正に配分することがで
きる。なお、図７ではロアタンク２３ｂの下流側の合流
前のホース３６の途中に逆止弁３６ａが設けられてい
る。これにより、水モータ２２を通過した冷却水はラジ
エータ２３に逆流することなく、エンジン１２に戻され
る。

【００２０】なお、上記実施の形態では、冷却ファンと
してシロッコファン２０を用いたが、プロペラファンを
用いてもよい。また、上記実施の形態は、ミニショベル
に適用したが、他の建設機械に適用してもよい。さら
に、運転席部３をキャノピータイプとしたが、キャビン
（運転室）タイプとしてもよい。さらにまた、エンジン
１２の右方に冷却ファン２０とラジエータ２３などを配
置するようにしたが、エンジン１２の左方に配置するよ
うにしてもよい。

【００２１】以上の実施の形態と請求項との対応におい
て、圧力調整弁３５ａが絞り機構を構成する。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような効果を奏することができる。 （１） 請求項１の発明によれば、冷却ファンを駆動す
るモータを水モータとして構成したので、油圧ポンプか
らの圧油がファン駆動用として用いられることなく、作
業用アクチュエータへ十分な圧油を供給することができ
る。また、作業用アクチュエータの出力低下を防ぐため
にファン駆動用の油圧ポンプを別途設ける必要もないの
で、コストが低減され、スペース効率もよい。 （２） 請求項２の発明によれば、水モータをラジエー
タよりも上流側に配置するようにしたので、ラジエータ
には低圧の冷却水が供給され、ラジエータが保護され
る。 （３） 請求項３の発明によれば、水モータとラジエー
タを並列に配置するようにしたので、流路面積が大きく
なり、圧力損失が低減される。 （４） 請求項４の発明によれば、ラジエータの上流側
に絞り機構を設けるようにしたので、ラジエータに流入
する冷却水量が制限され、水モータとラジエータに冷却
水を適正に分配することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される油圧ショベルの側面図。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係わる冷却装置の
車幅方向断面図。

【図３】図２のIII-III線断面図。

【図４】第１の実施の形態に係わる冷却装置を構成する
ダクトの斜視図。

【図５】本発明の第１の実施の形態に係わる冷却装置に
よる冷却水の循環経路を示す回路図。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係わる冷却装置の
車幅方向断面図。

【図７】図６の変形例を示す図。

【符号の説明】 １２ エンジン ２０ 冷却ファン ２２ 水モータ ２３ ラジエータ ２５ 水ポンプ ３５ａ 圧力調整弁 ３１〜３３ ホース ３５,３６ 分岐ホ
ース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2D015 CA02 3D038 AA05 AB09 AC02 AC03 AC11 AC14 AC23

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却空気を送風する冷却ファンと、 冷却水を圧送する水ポンプと、 前記冷却空気と冷却水を熱交換するラジエータと、 前記冷却ファンを駆動するファン駆動用モータとを有す
   る建設機械の冷却装置において、 前記ファン駆動用モータは、前記水ポンプから圧送され
   る冷却水を駆動源とする水モータであることを特徴とす
   る建設機械の冷却装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の建設機械の冷却装置に
   おいて、前記水モータは、前記冷却水の流れに対して前
   記ラジエータよりも上流側に配置されることを特徴とす
   る建設機械の冷却装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の建設機械の冷却装置に
   おいて、 前記水モータと前記ラジエータは、前記冷却水の流れに
   対して並列に配置されることを特徴とする建設機械の冷
   却装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の建設機械の冷却装置に
   おいて、 前記ラジエータの介装された冷却水経路の上流側に、前
   記ラジエータへの冷却水の分流量を規制する絞り機構を
   設けたことを特徴とする建設機械の冷却装置。