JP2004036590A - Engine cooling device for construction machine - Google Patents

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JP2004036590A
JP2004036590A JP2002198200A JP2002198200A JP2004036590A JP 2004036590 A JP2004036590 A JP 2004036590A JP 2002198200 A JP2002198200 A JP 2002198200A JP 2002198200 A JP2002198200 A JP 2002198200A JP 2004036590 A JP2004036590 A JP 2004036590A
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JP
Japan
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shroud
cooling
engine
cooling fan
sealing member
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002198200A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigehisa Funabashi
船橋 茂久
Yasushi Arai
荒井 康
Seiichiro Takeshita
竹下 清一郎
Osamu Watanabe
渡邉 修
Hiroyuki Kamata
鎌田 博之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Publication date
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  • Component Parts Of Construction Machinery (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an engine cooling device for a construction machine capable of enhancing a cooling efficiency and reducing a noise caused by a flow of cooling air by making an air speed distribution in a heat exchanger uniform and increasing the amount of air. <P>SOLUTION: The engine cooling device is provided with a first shroud 4a covering a cooling fan 2; a second shroud 4b for introducing cooling air F to the first shroud 4a; and an elastic sealing member 4c for absorbing a relative displacement of the first shroud 4a and the second shroud 4b and sealing a gap between the first shroud 4a and the second shroud 4b. They are arranged such that a distance from a rotation center axis of the cooling fan 2 to a connection part 4b2 (4c2) of the elastic sealing member 4c and the second shroud 4b becomes far than a distance to a connection part 4a2 (4c1) with the first shroud 4a and both connection parts 4b2, 4a2 become approximately the same position regarding the rotation axis direction of the cooling fan 2 to enlarge a space behind a radiator 3d. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設機械のエンジン冷却装置に係わり、特にラジエータ等の熱交換器を冷却する冷却ファンを備えた建設機械のエンジン冷却装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
建設機械、例えば油圧ショベルでは、ブーム、アーム、バケット等のフロント装置及び上部旋回体を油圧シリンダあるいは油圧モータ等の油圧アクチュエータによって駆動する。また、これらの油圧アクチュエータは、エンジンによって駆動される油圧ポンプから吐出される圧油によって作動する。上部旋回体には、燃料及び作動油用のタンク、その他油圧ポンプ、モータ、バルブ等の油圧機器、エンジン等が設けられ、特に、エンジン及び油圧ポンプは、エンジン室に配置されている。
【0003】
通常、この種の建設機械では、エンジンの冷却を行なうために、エンジンによって駆動する冷却ファンを用い、エンジン室を覆うカバーの一方側に設けた吸気口から外気を冷却風として導入する。なお、冷却ファンとしてエンジンのクランク軸からの駆動力で回転される軸流ファンが用いられることが多い。
【0004】
冷却風は、エンジン室内に導入された後、ラジエータあるいはオイルクーラ等の各種熱交換器を通過してエンジン冷却用の冷却水及び作動油等を冷却し、熱交換器の下流側に設けられたシュラウドによって冷却ファンに導かれる。冷却ファンから吹き出された冷却風は、さらにエンジン及び油圧ポンプ等を冷却した後、カバーの他方側に設けられた排気口から外部に排出される。
【0005】
ここで、建設機械に搭載される各種熱交換器は、建設機械の上部体構造の骨格を形成する主フレームをベースとするエンジン室床面に支持される。このため、掘削作業あるいは走行に伴う振動・衝撃が主フレームを介して各種熱交換器に伝達される。すなわち、各種熱交換器には、エンジンが加振源となる振動とは別の振動が作用する。一方、冷却ファンは、エンジン回転軸に直結されており、冷却ファンと各種熱交換器とは全く異なる振れ方となる。さらに、冷却ファンを覆うシュラウドは、その一端側が熱交換器に支持される構造となっているために、冷却ファンとシュラウドとの間には比較的大きな相対変位を生じてしまう。このため、シュラウドのうち冷却ファンを覆う下流側部分と冷却ファン外径との間の隙間(チップクリアランス)を大きくせざるを得ず、この隙間から冷却風が逆流したり、あるいは、冷却風の漏れ・乱れが生じ、風量の低下やファン効率の低下、さらには騒音の増大を招いていた。
【0006】
このような問題に対し、例えば実開平4−6726号公報に開示される公知の技術(以下、従来技術という)がある。この従来技術では、シュラウドを、冷却ファンを覆う第1のシュラウドと、この第1のシュラウドの上流側に設けられ、熱交換器としてのラジエータに支承されて冷却風を第1のシュラウドに導入する第2のシュラウドとに分離し、第1のシュラウドと第2のシュラウドとの間を弾性密封部材(例えばゴムリング)で接続しシールするようになっている。その際、第2のシュラウドの大きさが第1のシュラウドよりも大きいため、第2のシュラウドをその途中で第1のシュラウドとほぼ同径となるように折り曲げた構造となっている。このような構造を採用することにより、冷却ファンを覆う第1のシュラウドが、冷却ファンと同様エンジンを加振源とする振動系に属することとなり、両者の相対変位が小さくなりチップクリアランスを小さくすることができるため、ファン効率を向上し、騒音を低減することが出来る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術には次のような問題が残されている。
建設機械、特に油圧ショベル等の上部旋回体を有する構造では、狭い工事現場での作業性や、旋回時の安全性のために、上部旋回体の旋回半径をより小さくすることが求められている。これに伴い、上部旋回体の後方に設けられるエンジン室も可能な限り小さくしなければならない。一方、冷却効率の観点から、複数の熱交換器と冷却ファン、エンジン、油圧ポンプとは、それぞれ直列に配置する構造が一般的であり、全体の長さを短くすることが困難な状況となっている。
【0008】
このような状況に対し、上記従来技術の場合には、径の大きな第2のシュラウドと径の小さな第1シュラウドとを接続するために、互いに同等の径となるように第2のシュラウドをその途中で折り曲げることにより段付きの構造とし、冷却ファンとラジエータとの間の限られた空間に、第1のシュラウド、弾性密封部材、第2のシュラウドを冷却ファンの回転軸方向に直線状に配置することになる。ここで、弾性密封部材、及び、この弾性密封部材を第2のシュラウド側で固定するリングを設けるために、第2シュラウドの折り曲げ部位を熱交換器であるラジエータに接近した位置にしなくてはならない。このため、ラジエータを経由した冷却風が第2のシュラウドの折り曲げ部で急激に絞られ、大きな流路損失が生じ、さらに、ラジエータを含む熱交換器における冷却風の風速分布の差が大きくなる。これに伴い、冷却風の風量が低下し、チップクリアランスを狭くした効果を十分に発揮することができなくなる。
【0009】
本発明は上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱交換器の風速分布をより均一化し、圧力損失を低減することで風量の増加を図り、冷却効率を向上するとともに冷却風の流れによる騒音を低減することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、エンジン室内に設けられ、エンジン冷却用の冷却水を冷却するラジエータを含む少なくとも1つの熱交換器と、この熱交換器を冷却するための冷却風を誘起する冷却ファンと、一端側が前記エンジンに支持され前記冷却ファンを覆う第1のシュラウドと、この第1のシュラウドの上流側に設けられるとともに一側端が前記熱交換器に支持されて前記冷却風を前記第1のシュラウドに導入する第2のシュラウドと、一端側が前記第1のシュラウドの他端側に接続され他端側が前記第2のシュラウドの他端側に接続され、前記第1のシュラウドと前記第2のシュラウドとの相対変位を吸収するとともに前記第1のシュラウドと前記第2のシュラウドとの間をシールする弾性密封部材とを備え、前記冷却ファンの回転中心軸から前記弾性密封部材の他端側までの距離が、前記冷却ファンの回転中心軸から前記前記弾性密封部材の一端側までの距離よりも遠いことを特徴とする。
【0011】
好ましくは、前記第1のシュラウドと前記弾性密封部材との接続部と前記第2のシュラウドと前記弾性密封部材との接続部とが、前記冷却ファンの回転軸方向について略同一位置になるように配置する。
【0012】
このように構成した本発明では、冷却ファンの回転中心軸から第1のシュラウドまでの距離と第2のシュラウドまでの距離との相違による隙間が、弾性密封部材により覆われる。これにより、第2のシュラウドあるいは第1のシュラウドを相手方の大きさ(径)にあわせるように折り曲げる必要がなく、第1のシュラウドと第2のシュラウドとの大きさの相違による絞り部までの距離を熱交換器から引き離すことができる。このため、熱交換器を流れる冷却風の流れを従来に比較し均一化することができ、また、圧力損失の低減により風量を増加することができ、冷却効率を向上するとともに冷却風の流れによる騒音を低減することができる。
【0013】
また、弾性密封部材と熱交換器との間にリング状の流体案内板を設けることにより、冷却風の逆流の影響を排除し、騒音を低減させることができる。
また、冷却ファンを覆うように第1及び第2のシュラウドと弾性密封部材とによって囲まれた空間内に、冷却ファンの外周に沿ってスリットを設けることにより、さらに逆流の影響を排除し、騒音を低減させることができる。
【0014】
さらに好ましくは、冷却風の流れの上流側からインタークーラ、オイルクーラ、ラジエータの順に熱交換器を配置し、さらにその下流側に冷却ファン及びエンジンを配置し、インタークーラとエンジンとを接続する空気配管を、オイルクーラのヘッダの上方及びラジエータのヘッダの側方を通るように配置する。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を建設機械としての油圧ショベルに適用した実施の形態について、図面を用いて説明する。
図1〜図3は、本発明の第1の実施形態を説明するための図で、図1は第1の実施形態によるエンジン室の横断面図、図2は油圧ショベルの概観図、図3は図1中の要部拡大図である。
【0016】
図2に示すように油圧ショベルは、左右一対の履帯を含む走行体24と、走行体24上に旋回可能に設けられる上部旋回体26と、この上部旋回体26の前方左側に設けた運転室25と、上部旋回体26の前方に設けられ、ブーム21、アーム22及びバケット23からなるフロント装置とから形成されている。27は上部旋回体26の後方に設けられるカウンタウェイト、12は後述するエンジン室のカバーである。
【0017】
エンジン冷却装置を内設するエンジン室は上部旋回体26の後部に設けられ、図2のD−D断面図である図1に示すように、エンジン1は主フレームを形成するセンターフレーム10に支持される。冷却ファン2は、ファンベルト1bを介し、エンジン1のクランク軸1aの駆動力が伝達され回転する。また、冷却ファン2の回転によって誘起された冷却風Fは、カバー12の一方に設けられた吸気口12aからエンジン室内に流入する。この冷却風Fの流れに対しインタークーラ3a及びエアコン用のコンデンサ3bが並列に最上流側に設けられ、その下流側にオイルクーラ3c、ラジエータ3dの順に各熱交換器が配置されている。なお、各熱交換器3a〜3dは、不図示のセンターフレーム10に溶接等により固着されるサイドフレーム及びサイドビームをベースとする支持部材に固定される。
【0018】
また、冷却ファン2は、A部の拡大図である図3に示すように第1のシュラウド4a、第2のシュラウド4b、弾性密封部材4cによって覆われている。第1のシュラウド4aは、エンジン1に固定される支持部材7によって一端側4a1が支承されている。また、第2のシュラウド4bは、一端側4b1がラジエータ3dに支承されている。そして、第1のシュラウド4aの他端側4a2と第2のシュラウド4bの他端側4b2との間は、それぞれ弾性密封部材4cを折り曲げた一端部4c1及び他端部4c2で接続され、密封されている。また、同図3に示すように冷却ファン2の回転中心軸からの径が、第1のシュラウド4aよりも第2のシュラウド4bの方が大きくなっており、さらに、第1のシュラウド4aの他端部4a2と第2のシュラウド4bの他端部4b2とは、冷却ファン2の回転軸方向に関しほぼ同一の位置となっており、弾性密封部材4cは冷却ファン2の径方向に沿って設けられている。
【0019】
なお、図3中の符号8は、冷却ファン2を覆うように設けられるファンガード、9は弾性密封部材4cを固定するためのリングである。また、図1中の符号13はバッテリ、5はエンジン1により駆動する油圧ポンプ、11はマフラである。
【0020】
以上のように構成した第1の実施の形態では、冷却ファン2の駆動によって誘起された冷却風Fが、各熱交換器3a〜3dを通過し、最下流に設けたラジエータ3dに支承された第2のシュラウド4b、弾性密封部材4c、エンジン1側に支承された第1のシュラウド4aを流れて、冷却ファン2に導かれる。冷却ファン2を通過した冷却風Fは、エンジン1や油圧ポンプ5を冷却し、カバー12及びエンジン室下部に設けた排気口12bから外部に排出される。ここで、上述したように密封部材4cの一端部4c1と第1のシュラウド4aとの接続部と、他端部4c2と第2のシュラウド4bとの接続部とが、冷却ファン2の回転軸方向についてほぼ同一位置となっていることから、密封部材4cの冷却ファン2の回転軸方向に対する長さは各シュラウド4a,4bとの接続に要する係合部のみとなり、上述した従来技術に比べ極めて短いものとなっている。本実施の形態では、密封部材4cが冷却ファン2の回転軸方向について短くなった分だけ第2のシュラウド4bをそのままラジエータ3d側からエンジン側に伸ばすことができる。すなわち、第2のシュラウド4bを第1のシュラウド4aの径にあわせて折り曲げる必要がなくなる。
【0021】
したがって、第2のシュラウド4bとファン2との重なり合う部分まで、第2のシュラウド4bをそのまま延長することができ、その結果、従来構造に比べて、ラジエータ3dの背後の空間を大きくとることができる。このようにラジエータ3dの背後の空間を大きくすることにより、第1のシュラウド4a及び冷却ファン2に向かう冷却風Fの流れを緩やかに偏向することができ、流れの損失を軽減できる。さらに、ラジエータ3dを流れる冷却風Fの風速分布も緩和され、同じファン回転数でもより多くに風量を誘起できることになり、冷却装置としての冷却性能を向上させることができる。逆に、従来より多くなった風量分だけファン回転数を低減することもでき、ファン騒音の低減という観点でも効果がある。
【0022】
また、冷却ファン2を覆う第1のシュラウド4aが、エンジン1側に固定された支持部材7によって支持されており、冷却ファン2と同様エンジンを加振源とする振動系に属することとなり、両者の相対変位が小さくなりチップクリアランス2aを小さくすることができるため、ファン効率を向上し、騒音を低減することが出来る。
【0023】
次に図4及び図5を用い本発明による第2の実施形態について説明する。図4は第2の実施形態におけるエンジン室の横断面図、図5は図4のB−B断面拡大図である。
【0024】
この第2の実施形態によるエンジン冷却装置は、上述した第1の実施形態と次の点が相違し、その他については同じ構成となっている。すなわち、図4に示すように、第1のシュラウド4a’の上流側(ラジエータ3d側)を延長した部分4eをリング状の案内板とし、この部分に冷却ファン2を取り囲むようにスリット4dを設けている。図5に示すように、スリット4dは冷却ファン2の外形に沿って複数設けられている。
【0025】
以上のように構成した第2の実施形態では、図4に示すように冷却ファン2入口側の翼先端から流出した逆流F’が、スリット4d及び案内板4eにより同じ個所で循環するようになる。このように、冷却ファン2に流入する主流Fと分離することができるため、逆流F’の影響を排除することができ、結果として騒音を低減することができる。
【0026】
図6は、本発明による第3の実施形態におけるエンジン室の横断面図を示す図である。上述した第2の実施形態では、第1のシュラウド4a’の延長部分に案内板4e及びスリット4eを設けたが、この第3の実施形態では、第2のシュラウド4b’の冷却ファン2側の一部を延長しリング状の案内板4e’とし、図7に示すように案内板4e’の外周部にスリット4d’を設けている。その他の構成については、第2の実施形態と同一である。なお、図7は図6におけるC−C断面の拡大図である。
【0027】
この第3の実施形態においても、上述した第2の実施形態と同様に、案内板4d’及びリング4e’により、冷却ファン2入口の翼先端から流出した逆流F’を冷却ファン2に流入する主流Fと分離することができ、逆流F’の影響を排除し、騒音を低減することができる。
【0028】
なお、既存の第1のシュラウド4a、もしくは第2のシュラウド4bの形状を変更することなく、新たにリング状の案内板を追加しても良い。
【0029】
次に、図8〜図10を用い本発明によるエンジン冷却装置の第4の実施形態について説明する。図8は油圧ショベルの熱交換器の配置を上方から見た平面図、図9は図8を側方から見た側面図、図10は図9におけるE−E断面矢視図である。
【0030】
図8に示すように、この実施形態における熱交換器は、冷却風Fの流れの上流側(図8左側)からインタークーラ3a、オイルクーラ3c、ラジエータ3dの順に配置され、左右方向(図8では上下方向)に関し、各熱交換器3a,3b,3dのコア部分が重なり合うように配置している。また、図9に示すようにインタークーラ3aは、オイルクーラ3c及びラジエータ3dのコア部分よりも若干上方に配置し、その下には空調用のコンデンサ3bが配置され、上下方向に関してオイルクーラ3cとラジエータ3dのコア部分が重なり合うように配置している。一方、インタークーラ3aのヘッダ3a’,3a’に接続された配管13は、図10に示すようにオイルクーラ3cのヘッダ3c’の上方、かつ、ラジエータ3dのヘッダ3d’の両脇に配設している。なお、冷却風Fは図8及び図9の左側から流入し、ラジエータ3dを通過した後に冷却ファン2(不図示)に導かれる。
【0031】
以上のように構成した第4の実施形態では、オイルクーラ3cとラジエータ3dのそれぞれのコアが正面からみて重なるように配置しているため、四隅すなわちオイルクーラのヘッダ3c’の上方(または下方)、かつ、ラジエータ3dのヘッダ3d’側方の空間に、インタークーラ3a用の配管13を配設することができる。このように配設することにより、限られたエンジン室内の空間でより大きなインタークーラ3aを搭載することが可能になり、この結果インタークーラ3aの冷却能力をアップさせることができる。
【0032】
また、オイルクーラ3cとラジエータ3dのコア部分とが重なり合うように配置することにより、冷却風Fの流れが各オイルクーラ3cのヘッダ3c’に妨げられることがなく、特にラジエータ3dの冷却効率が向上する。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、冷却ファンの回転中心軸から第1のシュラウドまでの距離と第2のシュラウドまでの距離の相違による隙間が、弾性密封部材により覆われるため、第2のシュラウドあるいは第1のシュラウドを相手方の大きさ(径)にあわせるように折り曲げる必要がなく、第1のシュラウドと第2のシュラウドとの大きさの相違による絞り部までの距離を熱交換器から引き離すことができる。これにより、熱交換器を流れる冷却風の流れを従来に比較し均一化することができ、また、圧力損失の低減により風量を増加することができ、冷却効率を向上するとともに冷却風の流れによる騒音を低減することができる。
【0034】
また、弾性密封部材と熱交換器との間にリング状の流体案内板を設けることにより、逆流の影響を排除することができ、騒音を低減することができる。
【0035】
また、冷却ファンを覆うように第1及び第2のシュラウドと弾性密封部材とによって囲まれた空間内に、冷却ファンの外周に沿ってスリットを設けることにより、さらに逆流の影響を排除することができ、騒音を低減することができる。
【0036】
さらに、オイルクーラとラジエータのそれぞれのコアが正面からみて重なるように配置しているため、四隅すなわちオイルクーラのヘッダの上方(または下方)、かつ、ラジエータのヘッダ側方の空間に、インタークーラ用の配管を配設することができるため、限られたエンジン室内の空間でより大きなインタークーラを搭載することが可能になり、この結果インタークーラの冷却能力をアップさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態によるエンジン冷却装置が設けられるエンジン室の詳細構造を示す側断面図である。
【図2】図1に示すエンジン冷却装置が適用される油圧ショベルの全体外観構造を示す斜視図である。
【図3】図1中A部拡大図である。
【図4】本発明の第2の実施形態によるエンジン冷却装置の要部拡大図である。
【図5】図4中B方向から見た矢視図である。
【図6】本発明の第3の実施形態によるエンジン冷却装置の要部拡大図である。
【図7】図6中C方向から見た矢視図である。
【図8】本発明の第4の実施形態によるエンジン冷却装置の平面図である。
【図9】図8を側方から見た側面図である。
【図10】図8を冷却風の上流側から見た正面図である。
【符号の説明】
1   エンジン
2   冷却ファン
3a  インタークーラ(熱交換器)
3b  コンデンサ(熱交換器)
3c  オイルクーラ(熱交換器)
3d  ラジエータ(熱交換器)
3a’ インタークーラのヘッダ
3c’ オイルクーラのヘッダ
3d’ ラジエータのヘッダ
4a  第1のシュラウド
4b  第2のシュラウド
4c  弾性密封部材
4d  スリット
4e  リング
9   リング
13  インタークーラの配管
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine cooling device for a construction machine, and more particularly to an engine cooling device for a construction machine provided with a cooling fan for cooling a heat exchanger such as a radiator.
[0002]
[Prior art]
In a construction machine, for example, a hydraulic shovel, a front device such as a boom, an arm, and a bucket and an upper swing body are driven by a hydraulic actuator such as a hydraulic cylinder or a hydraulic motor. Further, these hydraulic actuators are operated by hydraulic oil discharged from a hydraulic pump driven by an engine. The upper revolving unit is provided with a tank for fuel and hydraulic oil, other hydraulic devices such as a hydraulic pump, a motor, a valve, an engine, and the like. In particular, the engine and the hydraulic pump are arranged in an engine room.
[0003]
Usually, in this type of construction machine, in order to cool the engine, a cooling fan driven by the engine is used, and outside air is introduced as cooling air from an intake port provided on one side of a cover that covers the engine room. Note that an axial fan rotated by a driving force from a crankshaft of an engine is often used as a cooling fan.
[0004]
After the cooling air is introduced into the engine compartment, it passes through various heat exchangers such as a radiator or an oil cooler to cool the cooling water and hydraulic oil for cooling the engine, and is provided downstream of the heat exchanger. Guided to the cooling fan by the shroud. The cooling air blown from the cooling fan further cools the engine, the hydraulic pump, and the like, and is then discharged to the outside from an exhaust port provided on the other side of the cover.
[0005]
Here, the various heat exchangers mounted on the construction machine are supported on the engine room floor based on the main frame that forms the skeleton of the upper body structure of the construction machine. For this reason, the vibration and impact accompanying the excavation work or traveling are transmitted to various heat exchangers via the main frame. That is, vibrations different from vibrations in which the engine serves as a vibration source act on the various heat exchangers. On the other hand, the cooling fan is directly connected to the engine rotation shaft, and the cooling fan and the various heat exchangers have completely different swings. Further, the shroud covering the cooling fan has a structure in which one end side is supported by the heat exchanger, so that a relatively large relative displacement occurs between the cooling fan and the shroud. For this reason, the gap (chip clearance) between the downstream portion of the shroud that covers the cooling fan and the outer diameter of the cooling fan must be increased, and the cooling air flows backward from this gap or Leakage and turbulence occurred, resulting in a decrease in air volume, a decrease in fan efficiency, and an increase in noise.
[0006]
To solve such a problem, there is a known technique disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open Publication No. Hei 4-6726 (hereinafter referred to as a conventional technique). In this prior art, the shroud is provided with a first shroud that covers the cooling fan and a radiator as a heat exchanger that is provided upstream of the first shroud and introduces cooling air into the first shroud. The first shroud is separated from the second shroud, and the first shroud and the second shroud are connected and sealed by an elastic sealing member (for example, a rubber ring). At this time, since the size of the second shroud is larger than that of the first shroud, the structure is such that the second shroud is bent on the way so as to have substantially the same diameter as the first shroud. By adopting such a structure, the first shroud covering the cooling fan belongs to the vibration system using the engine as the excitation source, similarly to the cooling fan, and the relative displacement between the two shrinks and the chip clearance decreases. Therefore, fan efficiency can be improved and noise can be reduced.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-mentioned prior art has the following problems.
In a construction machine, particularly a structure having an upper revolving body such as a hydraulic shovel, it is required that the turning radius of the upper revolving body be smaller for workability at a narrow construction site and safety at the time of turning. . Accordingly, the engine room provided behind the upper-part turning body must also be made as small as possible. On the other hand, from the viewpoint of cooling efficiency, a structure in which a plurality of heat exchangers, a cooling fan, an engine, and a hydraulic pump are respectively arranged in series is generally used, which makes it difficult to reduce the overall length. ing.
[0008]
In order to connect the second shroud having a large diameter and the first shroud having a small diameter, in the case of the above-described conventional technology, the second shroud is connected so that the diameters of the second shroud are equal to each other. The first shroud, the elastic sealing member, and the second shroud are linearly arranged in the limited space between the cooling fan and the radiator in a limited space between the cooling fan and the radiator. Will do. Here, in order to provide an elastic sealing member and a ring for fixing the elastic sealing member on the second shroud side, the bent portion of the second shroud must be located at a position close to a radiator which is a heat exchanger. . For this reason, the cooling air that has passed through the radiator is rapidly reduced at the bent portion of the second shroud, causing a large flow path loss, and further, the difference in the wind speed distribution of the cooling air in the heat exchanger including the radiator becomes large. Accordingly, the amount of cooling air is reduced, and the effect of narrowing the chip clearance cannot be sufficiently exhibited.
[0009]
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the related art, and has as its object to increase the air volume by making the wind speed distribution of the heat exchanger more uniform and reducing the pressure loss, thereby improving the cooling efficiency. And at the same time, to reduce noise caused by the flow of cooling air.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides at least one heat exchanger including a radiator provided in an engine compartment and cooling a cooling water for cooling the engine, and a cooling air for cooling the heat exchanger. A cooling fan to be induced, a first shroud having one end supported by the engine and covering the cooling fan, and a cooling shroud provided upstream of the first shroud and having one end supported by the heat exchanger. A second shroud for introducing wind into the first shroud; one end connected to the other end of the first shroud and the other end connected to the other end of the second shroud; An elastic sealing member that absorbs relative displacement between the shroud and the second shroud and seals between the first shroud and the second shroud; Distance from the rotation center axis to the other end of the elastic sealing member may be a farther than the distance from the central axis of rotation of the cooling fan to one side of said resilient sealing member.
[0011]
Preferably, a connecting portion between the first shroud and the elastic sealing member and a connecting portion between the second shroud and the elastic sealing member are located at substantially the same position in the rotation axis direction of the cooling fan. Deploy.
[0012]
In the present invention configured as above, the gap caused by the difference between the distance from the rotation center axis of the cooling fan to the first shroud and the distance to the second shroud is covered by the elastic sealing member. Accordingly, it is not necessary to bend the second shroud or the first shroud to match the size (diameter) of the other shroud, and the distance to the throttle portion due to the difference in size between the first shroud and the second shroud. Can be separated from the heat exchanger. For this reason, the flow of the cooling air flowing through the heat exchanger can be made uniform as compared with the conventional case, and the amount of air can be increased by reducing the pressure loss, thereby improving the cooling efficiency and improving the cooling air flow. Noise can be reduced.
[0013]
Further, by providing a ring-shaped fluid guide plate between the elastic sealing member and the heat exchanger, it is possible to eliminate the influence of the backflow of the cooling air and reduce noise.
Further, by providing a slit along the outer periphery of the cooling fan in a space surrounded by the first and second shrouds and the elastic sealing member so as to cover the cooling fan, the influence of the backflow is further eliminated, and noise is reduced. Can be reduced.
[0014]
More preferably, a heat exchanger is arranged in the order of an intercooler, an oil cooler, and a radiator from the upstream side of the flow of the cooling air, and a cooling fan and an engine are further arranged downstream of the heat exchanger to connect the intercooler and the engine. The piping is arranged to pass above the oil cooler header and to the side of the radiator header.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a hydraulic excavator as a construction machine will be described with reference to the drawings.
FIGS. 1 to 3 are views for explaining a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a cross-sectional view of an engine room according to the first embodiment, FIG. FIG. 2 is an enlarged view of a main part in FIG. 1.
[0016]
As shown in FIG. 2, the hydraulic excavator includes a traveling body 24 including a pair of left and right crawler tracks, an upper revolving body 26 that is rotatably provided on the traveling body 24, and a cab provided on the left front side of the upper revolving body 26. 25, and a front device provided in front of the upper swing body 26 and including the boom 21, the arm 22, and the bucket 23. Reference numeral 27 denotes a counter weight provided behind the upper swing body 26, and reference numeral 12 denotes a cover of an engine room described later.
[0017]
The engine room in which the engine cooling device is provided is provided at the rear portion of the upper swing body 26, and the engine 1 is supported by a center frame 10 forming a main frame as shown in FIG. Is done. The cooling fan 2 rotates by receiving the driving force of the crankshaft 1a of the engine 1 via the fan belt 1b. In addition, the cooling air F induced by the rotation of the cooling fan 2 flows into the engine room from an intake port 12 a provided on one side of the cover 12. An intercooler 3a and a condenser 3b for an air conditioner are provided in parallel with the flow of the cooling air F at the most upstream side, and the heat exchangers are arranged downstream of the intercooler 3c and the radiator 3d in this order. Each of the heat exchangers 3a to 3d is fixed to a side frame and a side beam-based support member fixed to a center frame 10 (not shown) by welding or the like.
[0018]
The cooling fan 2 is covered with a first shroud 4a, a second shroud 4b, and an elastic sealing member 4c as shown in FIG. One end 4a1 of the first shroud 4a is supported by a support member 7 fixed to the engine 1. The second shroud 4b has one end 4b1 supported by the radiator 3d. The other end 4a2 of the first shroud 4a and the other end 4b2 of the second shroud 4b are connected at one end 4c1 and the other end 4c2, respectively, obtained by bending the elastic sealing member 4c, and are sealed. ing. As shown in FIG. 3, the diameter of the cooling fan 2 from the rotation center axis is larger in the second shroud 4b than in the first shroud 4a. The end 4a2 and the other end 4b2 of the second shroud 4b are substantially at the same position in the direction of the rotation axis of the cooling fan 2, and the elastic sealing member 4c is provided along the radial direction of the cooling fan 2. ing.
[0019]
Reference numeral 8 in FIG. 3 denotes a fan guard provided to cover the cooling fan 2, and 9 denotes a ring for fixing the elastic sealing member 4c. 1, reference numeral 13 denotes a battery, 5 denotes a hydraulic pump driven by the engine 1, and 11 denotes a muffler.
[0020]
In the first embodiment configured as described above, the cooling air F induced by the driving of the cooling fan 2 passes through each of the heat exchangers 3a to 3d and is supported by the radiator 3d provided at the most downstream side. The gas flows through the second shroud 4b, the elastic sealing member 4c, and the first shroud 4a supported on the engine 1 side, and is guided to the cooling fan 2. The cooling air F that has passed through the cooling fan 2 cools the engine 1 and the hydraulic pump 5, and is discharged outside through the cover 12 and an exhaust port 12 b provided in a lower part of the engine room. Here, as described above, the connection between the one end 4c1 of the sealing member 4c and the first shroud 4a and the connection between the other end 4c2 and the second shroud 4b are in the rotational axis direction of the cooling fan 2. Are substantially at the same position, the length of the sealing member 4c in the rotation axis direction of the cooling fan 2 is only the engagement portion required for connection with each of the shrouds 4a and 4b, and is extremely shorter than that of the above-described prior art. It has become something. In the present embodiment, the second shroud 4b can be directly extended from the radiator 3d side to the engine side as much as the sealing member 4c is shortened in the rotation axis direction of the cooling fan 2. That is, it is not necessary to bend the second shroud 4b in accordance with the diameter of the first shroud 4a.
[0021]
Therefore, the second shroud 4b can be extended as it is to the portion where the second shroud 4b and the fan 2 overlap, and as a result, the space behind the radiator 3d can be increased as compared with the conventional structure. . By increasing the space behind the radiator 3d in this manner, the flow of the cooling air F flowing toward the first shroud 4a and the cooling fan 2 can be gently deflected, and the loss of the flow can be reduced. Furthermore, the wind speed distribution of the cooling air F flowing through the radiator 3d is also reduced, so that even with the same number of rotations of the fan, the air volume can be induced more, and the cooling performance of the cooling device can be improved. Conversely, the number of fan rotations can be reduced by the amount of air that has been increased, and this is also effective from the viewpoint of reducing fan noise.
[0022]
Further, a first shroud 4a covering the cooling fan 2 is supported by a support member 7 fixed to the engine 1 side, and belongs to a vibration system using the engine as a vibration source similarly to the cooling fan 2; , The tip clearance 2a can be reduced, so that fan efficiency can be improved and noise can be reduced.
[0023]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a cross-sectional view of the engine room according to the second embodiment, and FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view taken along line BB of FIG.
[0024]
The engine cooling device according to the second embodiment differs from the above-described first embodiment in the following points, and has the same configuration as the others. That is, as shown in FIG. 4, a portion 4 e extending from the upstream side (radiator 3 d side) of the first shroud 4 a ′ is a ring-shaped guide plate, and a slit 4 d is provided in this portion so as to surround the cooling fan 2. ing. As shown in FIG. 5, a plurality of slits 4d are provided along the outer shape of the cooling fan 2.
[0025]
In the second embodiment configured as described above, as shown in FIG. 4, the backflow F ′ flowing out of the blade tip on the inlet side of the cooling fan 2 is circulated at the same location by the slit 4d and the guide plate 4e. . As described above, since the main flow F flowing into the cooling fan 2 can be separated, the influence of the backflow F ′ can be eliminated, and as a result, noise can be reduced.
[0026]
FIG. 6 is a diagram showing a cross-sectional view of an engine room in a third embodiment according to the present invention. In the above-described second embodiment, the guide plate 4e and the slit 4e are provided in the extension of the first shroud 4a '. In the third embodiment, however, the second shroud 4b' on the side of the cooling fan 2 is provided. A part is extended to form a ring-shaped guide plate 4e ', and a slit 4d' is provided on the outer peripheral portion of the guide plate 4e 'as shown in FIG. Other configurations are the same as those of the second embodiment. FIG. 7 is an enlarged view of a cross section taken along line CC in FIG.
[0027]
Also in the third embodiment, similarly to the above-described second embodiment, the backflow F ′ flowing out of the blade tip at the inlet of the cooling fan 2 flows into the cooling fan 2 by the guide plate 4d ′ and the ring 4e ′. It can be separated from the main flow F, so that the influence of the backflow F ′ can be eliminated and noise can be reduced.
[0028]
Note that a new ring-shaped guide plate may be added without changing the shape of the existing first shroud 4a or second shroud 4b.
[0029]
Next, a fourth embodiment of the engine cooling device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 8 is a plan view of the arrangement of the heat exchanger of the hydraulic excavator as viewed from above, FIG. 9 is a side view of FIG. 8 viewed from the side, and FIG. 10 is a sectional view taken along the line EE in FIG.
[0030]
As shown in FIG. 8, the heat exchanger in this embodiment is arranged in the order of the intercooler 3a, the oil cooler 3c, and the radiator 3d from the upstream side (the left side in FIG. 8) of the flow of the cooling air F, and (In the vertical direction), the core portions of the heat exchangers 3a, 3b, 3d are arranged so as to overlap. As shown in FIG. 9, the intercooler 3a is disposed slightly above the core portions of the oil cooler 3c and the radiator 3d, and an air conditioning condenser 3b is disposed below the intercooler 3a. The cores of the radiators 3d are arranged so as to overlap. On the other hand, the pipes 13 connected to the headers 3a 'and 3a' of the intercooler 3a are disposed above the header 3c 'of the oil cooler 3c and on both sides of the header 3d' of the radiator 3d as shown in FIG. are doing. The cooling air F flows in from the left side in FIGS. 8 and 9 and is guided to the cooling fan 2 (not shown) after passing through the radiator 3d.
[0031]
In the fourth embodiment configured as described above, since the respective cores of the oil cooler 3c and the radiator 3d are arranged so as to overlap when viewed from the front, the four corners, that is, above (or below) the header 3c 'of the oil cooler. In addition, a pipe 13 for the intercooler 3a can be provided in a space beside the header 3d 'of the radiator 3d. With this arrangement, a larger intercooler 3a can be mounted in a limited space in the engine compartment, and as a result, the cooling capacity of the intercooler 3a can be increased.
[0032]
Further, by disposing the oil cooler 3c and the core portion of the radiator 3d so as to overlap, the flow of the cooling air F is not obstructed by the header 3c 'of each oil cooler 3c, and the cooling efficiency of the radiator 3d is particularly improved. I do.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the gap caused by the difference between the distance from the rotation center axis of the cooling fan to the first shroud and the distance to the second shroud is covered by the elastic sealing member. It is not necessary to bend the first shroud or the first shroud to the size (diameter) of the other party, and the distance from the heat exchanger to the throttle portion due to the difference in size between the first shroud and the second shroud is eliminated. Can be pulled apart. As a result, the flow of the cooling air flowing through the heat exchanger can be made uniform as compared with the conventional case, and the amount of air can be increased by reducing the pressure loss, thereby improving the cooling efficiency and improving the cooling air flow. Noise can be reduced.
[0034]
Further, by providing a ring-shaped fluid guide plate between the elastic sealing member and the heat exchanger, the influence of the backflow can be eliminated and noise can be reduced.
[0035]
Further, by providing a slit along the outer periphery of the cooling fan in a space surrounded by the first and second shrouds and the elastic sealing member so as to cover the cooling fan, the influence of the backflow can be further eliminated. And noise can be reduced.
[0036]
Further, since the cores of the oil cooler and the radiator are arranged so as to overlap when viewed from the front, the four corners, that is, the space above (or below) the header of the oil cooler and on the side of the header of the radiator, are used for the intercooler. Can be mounted, so that a larger intercooler can be mounted in a limited space in the engine room, and as a result, the cooling capacity of the intercooler can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view showing a detailed structure of an engine room provided with an engine cooling device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an overall external structure of a hydraulic shovel to which the engine cooling device shown in FIG. 1 is applied.
FIG. 3 is an enlarged view of a portion A in FIG.
FIG. 4 is an enlarged view of a main part of an engine cooling device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view as seen from an arrow B in FIG. 4;
FIG. 6 is an enlarged view of a main part of an engine cooling device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view as viewed from an arrow C in FIG. 6;
FIG. 8 is a plan view of an engine cooling device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a side view of FIG. 8 viewed from the side.
FIG. 10 is a front view of FIG. 8 as viewed from the upstream side of the cooling air.
[Explanation of symbols]
1 engine 2 cooling fan 3a intercooler (heat exchanger)
3b Condenser (heat exchanger)
3c Oil cooler (heat exchanger)
3d radiator (heat exchanger)
3a 'Header of intercooler 3c' Header of oil cooler 3d 'Header of radiator 4a First shroud 4b Second shroud 4c Elastic sealing member 4d Slit 4e Ring 9 Ring 13 Intercooler piping

Claims (5)

エンジン室内に設けられ、エンジン冷却用の冷却水を冷却するラジエータを含む少なくとも1つの熱交換器と、この熱交換器を冷却するための冷却風を誘起する冷却ファンと、一端側が前記エンジンに支持され前記冷却ファンを覆う第1のシュラウドと、この第1のシュラウドの上流側に設けられる前記冷却ファンの回転中心軸方向に延在して設けられ、一側端が前記熱交換器に支持されて前記冷却風を前記第1のシュラウドに導入する第2のシュラウドと、一端側が前記第1のシュラウドの他端側に接続され他端側が前記第2のシュラウドの他端側に接続され、前記第1のシュラウドと前記第2のシュラウドとの相対変位を吸収するとともに前記第1のシュラウドと前記第2のシュラウドとの間をシールする弾性密封部材とを備え、
前記冷却ファンの回転中心軸から前記弾性密封部材の他端側までの距離が、前記冷却ファンの回転中心軸から前記弾性密封部材の一端側までの距離よりも遠いことを特徴とする建設機械のエンジン冷却装置。
At least one heat exchanger provided in the engine compartment and including a radiator for cooling engine cooling water, a cooling fan for inducing cooling air for cooling the heat exchanger, and one end supported by the engine A first shroud that covers the cooling fan; and a first shroud that is provided on the upstream side of the first shroud and extends in a direction of a rotation center axis of the cooling fan, and one end is supported by the heat exchanger. A second shroud for introducing the cooling air into the first shroud, one end of which is connected to the other end of the first shroud and the other end of which is connected to the other end of the second shroud; An elastic sealing member that absorbs a relative displacement between the first shroud and the second shroud and seals between the first shroud and the second shroud;
A construction machine, wherein the distance from the rotation center axis of the cooling fan to the other end of the elastic sealing member is longer than the distance from the rotation center axis of the cooling fan to one end of the elastic sealing member. Engine cooling device.
前記第1のシュラウドと前記弾性密封部材との接続部と前記第2のシュラウドと前記弾性密封部材との接続部とが、前記冷却ファンの回転軸方向について略同一位置となるように配置したことを特徴とする請求項1に記載の建設機械のエンジン冷却装置。The connecting portion between the first shroud and the elastic sealing member and the connecting portion between the second shroud and the elastic sealing member are arranged at substantially the same position in the rotation axis direction of the cooling fan. The engine cooling device for a construction machine according to claim 1, wherein: 前記弾性密封部材と前記熱交換器との間にリング状の流体案内板を設けたことを特徴とする請求項1又は2に記載の建設機械のエンジン冷却装置。The engine cooling device for a construction machine according to claim 1, wherein a ring-shaped fluid guide plate is provided between the elastic sealing member and the heat exchanger. 前記冷却ファンを覆うように前記第1及び第2のシュラウドと前記弾性密封部材とによって囲まれた空間内に、前記冷却ファンの外周に沿ってスリットを設けたことを特徴とする請求項3に記載の建設機械のエンジン冷却装置。The slit is provided along the outer periphery of the cooling fan in a space surrounded by the first and second shrouds and the elastic sealing member so as to cover the cooling fan. An engine cooling device for a construction machine according to the above. 前記冷却風の流れの上流側からインタークーラ、オイルクーラ、ラジエータの順に熱交換器を配置し、さらにその下流側に前記冷却ファン及び前記エンジンを配置し、前記インタークーラと前記エンジンとを接続する空気配管を、前記オイルクーラのヘッダの上方および前記ラジエータのヘッダの側方を通るように配置したことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の建設機械のエンジン冷却装置。A heat exchanger is arranged in the order of an intercooler, an oil cooler, and a radiator from the upstream side of the flow of the cooling air, and further, the cooling fan and the engine are arranged further downstream thereof, and the intercooler and the engine are connected. The engine cooling device for a construction machine according to any one of claims 1 to 4, wherein the air pipe is disposed so as to pass above the header of the oil cooler and a side of the header of the radiator.
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