JP2005030067A

JP2005030067A - Swing frame for construction machinery, engine-room structure of construction machinery and cooling device for construction machinery

Info

Publication number: JP2005030067A
Application number: JP2003196752A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Yokota; 研一横田; Toshiyuki Shigemoto; 俊行重本; Hironari Tanaka; 裕也田中; Keiichi Miyake; 圭一三宅; Kyoko Yamada; 恭子山田; Makoto Sakai; 誠酒井; Yasuo Yamashita; 康夫山下
Original assignee: Caterpillar Mitsubishi Ltd; Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd
Current assignee: Caterpillar Japan Ltd; Caterpillar Mitsubishi Ltd
Priority date: 2003-07-14
Filing date: 2003-07-14
Publication date: 2005-02-03

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To smoothly flow a cooling air in the lower section of an engine room, to control noises emitted to a vertical upper section, to effectively cool an engine and to improve a visual range to the rear of a machine body from a driver's seat in a swing frame for construction machinery, the engine-room structure of the construction machinery and an engine cooling device for the construction machinery. <P>SOLUTION: In the swing frame, in which the engine room, in which the cooling air is flowed by the operation of a cooling fan, in which the fan axial-flow direction is set in the horizontal direction Y of the machine body, is arranged to an upper section, openings 32Bb are formed at sites positioned in the engine room to a pair of left-right main rails 32A and 32B disposed in upright to a frame body 31 at specified intervals in the horizontal direction Y and extended in the longitudinal direction X of the machine body. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上部旋回体の底部をなし下部走行体に旋回可能に取り付けられ、エンジンルームが上方に配置された、建設機械のスイングフレーム、並びにそれを使用した建設機械のエンジンルーム構造及び建設機械の冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、油圧ショベル，ホイールローダ等の走行式の建設機械やクレーン等の定置式の建設機械等、種々の建設機械が建設現場，港湾，工場内等の様々な分野において用いられている。これら建設機械の構造は、例えば走行式の建設機械である油圧ショベルでは、図５に示すように下部走行体１０１と、下部走行体１０１の上側に旋回可能に配設された上部旋回体１０２と、上部旋回体１０２に設けられ種々の作業を行なう作業装置１０３との３つの部分で構成されている。
【０００３】
ここで上部旋回体１０２内について図６及び図７を参照して説明する。図６はスイングフレームの構成を示す模式的な斜視図、図７は一般的なエンジンルームの内部構成を示す図であって機体前方から見たエンジンルームの模式的な断面図である。
上部旋回体１０２の底部は主に図６に示すスイングフレーム１２０により構成され、このスイングフレーム１２０は下部走行体１０１に旋回可能に接続されている。スイングフレーム１２０は、１対のメインレール１２１，１２２をそなえており（例えば非特許文献１）、このメインレール１２１，１２２の前端部により作業装置１０３が上下方向に揺動可能に軸支されている。
【０００４】
また、図７に示すように、上部旋回体１０２では、スイングフレーム１２０上に、エンジン１０６や油圧ポンプ１０８等の機器が配設され、エンジン１０６による油圧ポンプ１０８の駆動により発生した油圧によって作業装置１０３（図５参照）を作動させている。
建設機械は、ダム，トンネル，河川，道路等における岩石の掘削やビル，建築物の取り壊し等、一般に厳しい環境下で使用されるが、このような環境下ではエンジン１０６や油圧ポンプ１０８等の機器類に加わる負荷が高く、エンジン温度の上昇や作動油の油温の上昇を招きやすい。このため、これら建設機械では、図７に示すように、エンジン１０６により駆動されるファン１０５によって生成される冷却風の流路に、比較的大容量のラジエータやオイルクーラなどからなるクーリングパッケージ１０４をそなえ、これらクーリングパッケージ１０４によってエンジン冷却水や作動油が冷却される（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
つまり、ファン１０５の回転により、クーリングパッケージ１０４が設置されたラジエータルーム１０２Ａの上部開口部１０９，１１０から外部の空気（冷却風）が吸引され、この空気が、フィン構造のクーリングパッケージ１０４のコアを通過する際に、エンジン冷却水や作動油を冷却するのである。
そして、メインエンジンルーム１０２Ｂには、ファン１０５からファン軸流方向（図７中において左右方向）に対し所定の距離をあけて、上面に開口部１１１が、下面に開口部１１２がそれぞれ設けられている。上面の開口部１１１は、メッシュ状やルーバ状などに形成された複数の開口からなり、上記ファン軸流方向に対し比較的大きな幅をもって形成されている。一方、下面の開口部１１２は、作業装置１０３のアームを上下に揺動可能に支持する一対のメインレール１２１，１２２の相互間に配置されており、比較的面積の大きな単一の開口として形成されている。
【０００６】
また、油圧ポンプ１０８が設置されたポンプルーム１０２Ｃには、上面に開口部１１３が、下面に開口部１１４がそれぞれ設けられており、これらの開口部１１３，１１４は、メインエンジンルーム１０２Ｂの開口部１１１と同様に、メッシュ状やルーバ状などに形成された複数の開口からなる。
エンジン冷却水や作動油を冷却して高温となった空気は、メインエンジンルーム１０２Ｂの上記排気開口部１１１，１１２から外部に排出され、又は、メインエンジンルーム１０２Ｂを通り抜けて、ポンプルーム１０２Ｃの上記排気開口部１１３，１１４から外部に排出される。
【０００７】
ところで、特に油圧ショベルでは、ファン１０５から吐出された空気の流れには、ファン軸流方向の成分が殆どなく、遠心方向の成分や旋回方向の成分（以下、まとめて遠心／旋回方向成分という）が主成分となることが確認されている。
以下、この理由を図８〜図１１を参照して説明する。
油圧ショベルの場合、上部旋回体１０２内部においてラジエータやエンジンなどを搭載できるスペースは図８（ａ）に示すようになり、図８（ｂ）に示すような他の建設機械のスペースに較べて狭く特にその横断面積（ファン軸流方向に対して直交する断面）が小さくなる。これは、エンジンルームの高さについては高くするとエンジンルーム前方の運転席からの後方への視界が遮られてしまい、エンジンルームの幅〔建設機械の前後長さ〕についてはこれを長くすると機長が長くなって建設機械後端の旋回半径が大きくなり、狭い現場で使うのに不便になるためである。
【０００８】
このように横断面積が比較的小さくなる分、油圧ショベルでは、クーリングパッケージ１０４の厚さ（冷却風の進行方向に対する寸法）を大きく取って、クーリングパッケージ１０４と冷却風との接触面積ひいてはクーリングパッケージ１０４の冷却性能を確保するようにしている。この結果、冷却風がクーリングパッケージ１０４を通過する際に受ける圧力抵抗が比較的大きくなってしまう。
【０００９】
建設機械では、コストやサイズを抑えるため冷却ファンには軸流ファンが一般的に使用されている。図９は一般的な軸流ファンの性能曲線を示す模式図である。この性能曲線Ｌから明らかなように、軸流ファンでは、一般的にファン上流側の圧力損失ΔＰが増加するほど、単位時間当たりのファン風量Ｖが減少する傾向にある。ファン風量Ｖとは即ち冷却風のファン上流からファン下流への移動量であることから、ファン上流側の圧力損失ΔＰが増加するほど、ファン上流からファン下流への直線的な流れである軸流方向の流れが特に得られにくくなる。
【００１０】
このため、ファン上流側の圧力損失ΔＰが所定値ΔＰ_０未満の低圧力損失域Ｒ_Ｌにおいては冷却風の流れは図１０（ａ），（ｂ）に示すようになり、ファン上流側の圧力損失ΔＰが所定値ΔＰ_０以上の高圧力損失域Ｒ_Ｈにおいては冷却風の流れは図１１（ａ），（ｂ）に示すようになる〔図１０及び図１１は何れもその左右方向をファン軸流方向と一致させて示す図であり、図１０（ａ）及び図１１（ａ）では、ファン翼の回転中心線Ｃ_Ｌより下側みを示している〕。
【００１１】
つまり、上記低圧力損失域Ｒ_Ｌにおいてはファン風量が比較的多くなることから、図１０（ａ）に示すように、ファン上流側ではベクトルＦ_ＩＮ，１で代表して示すような比較的大きな風量の軸流が発生し、ファン下流側ではベクトルＦ_{ＯＵＴ，１}で代表して示すような流れ、即ち遠心／旋回方向成分ベクトルＦ_Ｃ，１よりも軸流方向成分ベクトルＦ_Ａ，１が支配的な流れが発生する。そして、風量は、図１０（ｂ）にベクトルで示すように遠心側になるほど大きくなる。
【００１２】
これに対し、上記高圧力損失域Ｒ_Ｈにおいてはファン風量が比較的少なくなることから、図１１（ａ）に示すように、ファン上流側ではベクトルＦ_ＩＮ，２で示すような比較的少量の軸流しか発生せず、ファン下流側においては、ベクトルＦ_{ＯＵＴ，２}で示すような流れ、即ち軸流方向成分ベクトルＦ_Ａ，２よりも遠心／旋回方向成分ベクトルＦ_Ｃ，２が支配的な流れが発生し、風量は、図１１（ｂ）にベクトルで示すように遠心側になるほど大きくなる。
【００１３】
このようなファン上流側の圧力損失ΔＰとファン下流側での冷却風の流れとの関係は、実験やシミュレーションでも確認されている。
そして、上述したように油圧ショベルではクーリングパッケージが厚いためファン上流側の圧力損失ΔＰが大きく高圧力損失域で冷却ファンが使用されることとなり、ファン出口側の冷却風の流れ成分は、遠心／旋回方向成分が支配的になるのである。
【００１４】
しかしながら、図７に示す上記従来技術では、上述したように、網目状に複数の開口が形成されてなる排気開口部１１１などが、ファン軸流方向に対してファン１０５から距離を開けて配設され、また、ファン軸流方向に対して幅を持って形成されているため、メインエンジンルーム１０２Ｂに吸引された冷却風は、排出されるまでに上記軸流方向への流れを余儀なくされる。
【００１５】
つまり、この従来技術では、遠心／旋回方向成分を流れの主成分とする空気を強制的に軸流方向へ流す構造となるため、乱流が発生するなどして空気の被る圧力損失が比較的大きく、クーリングパッケージ１０４を通過後の空気の排出が滑らかに行なわれない（排出効率が低い）という課題がある。
排出効率を向上させるために、メインエンジンルーム１０２Ｂの開口面積を増加させることも考えられるが、この場合、騒音（エンジン音や、冷却風がクーリングパッケージ１０４などを通過する際に発生する風切音の外部への漏洩）の増大を招くこととなり、新たな課題が発生する。
【００１６】
また、特に、エンジン１０６よりも下方においてはメインレール１２１，１２２により冷却風の流れが大きく阻害されてしまうことから、エンジンルーム床面よりもエンジンルーム天井面を主体に排出開口を形成することとなる。エンジンルーム天井面に開口を設けることは、この開口より鉛直上方に騒音が発せられることとなる。水平方向に発せられる騒音を抑制することは例えば作業場所を遮蔽物により二次元的に囲うなどすれば可能であるが、鉛直上方に発せられる騒音に対しこのような遮蔽物を設けることは大掛かりになり現実的ではなく、また、水平方向に発せられる騒音は地面などにより吸収されるが、鉛直上方に発せられる騒音に対してはこのような吸収物がないためその伝播範囲（伝播する距離及び伝播する方向）が極めて広いものとなってしまう。
【００１７】
また、上記の導入口１１０と排出口１１１とが比較的隣接して配置されていることから、排出口１１１から排出された、クーリングパッケージ１０４と熱交換後の比較的温度の高い冷却風（熱風）が導入口１１０からエンジンルーム内へ取り込まれるようになる（これを熱風の巻き込みという）。つまり、導入口１１０と排出口１１１との間で図７中に矢印Ａで示すような循環流が生じてしまうのである。
【００１８】
そして、このような熱風の巻き込みが発生すると、クーリングパッケージ１０４へ供給される冷却風の温度が比較的高くなりクーリングパッケージ１０４の冷却効率が低下してしまう。この結果、エンジン１０６がオーバヒートし易くなるという課題がある。或いは、冷却性能を確保するために冷却風との熱交換面積が大きくなってクーリングパッケージ１０４のサイズが大きくなる課題がある。
【００１９】
さて、このような技術に対し、冷却風のエンジンルームからの排出効率を向上させ騒音を低減できるようにした技術として、特許文献２には図１２に示すような建設機械が開示されている。この建設機械では、エンジンルーム１３０の上面に冷却風の導入口１３１が設けられるとともにエンジンルーム１３０の上面及び両側面（車体前後面）に冷却の風排出通路（ファン風分流路，ファン風分流ダクト）１３２〜１３４が設けられ、この冷却風通路の入り口（図１２中で左側端部）は何れも冷却ファンの外周近傍に位置設定されている。このような構成により、冷却ファンから遠心／旋回方向に吹き出された冷却風を少ない開口から効率的に排出し、且つ、エンジンルーム１３０からの騒音の増大を防止するようにしている。
【００２０】
【非特許文献１】
「部品カタログ３２０Ｃ３２０ＣＬ油圧ショベル」，新キャタピラ三菱，２００２年９月，ＸＪＢＰ７８４３−０１，ｐ．１９８
【特許文献１】
実開平３−８３３２４号公報
【特許文献２】
特開２００１−１９３１０２号公報
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した図１２に示す従来技術には、以下のような課題がある。
つまり、上述した図５に示す従来技術と同様に、上記の冷却風通路１３２，１３４の排出口１３２ａ，１３４ａはエンジンルーム上面に設けられているため、これらの排出口１３２ａ，１３４ａからは鉛直上方に向けて騒音が発せられてしまい、騒音の伝播範囲が極めて広いものとなってしまう。
【００２２】
さらに、上述した図５に示す従来技術と同様に熱風の巻き込みを十分に抑制できないという課題がある。つまり、排出開口１３２ａ，１３４ａからは熱風が上方に向けて排出されるため、導入開口１３１から比較的離隔して配置されているものの上方から空気を取り込む導入開口１３１との間には循環流が発生する虞があるのである。
【００２３】
特に、上部旋回体を旋回させた場合には容易に上部へ排出した熱風を再度吸入してしまう虞がある。つまり、導入開口１３１と排出開口１３２ａ，１３４ａとを図示するように建設機械の幅方向の両端に離隔して配置したとしても、上部旋回体の旋回にかかる導入開口１３１の移動範囲と排出開口１３２ａ，１３４ａの移動範囲とが重なりあうようになるので、排出開口１３２ａ，１３４ａから機体上方へと排出された冷却風（熱風）が導入開口１３１により再度吸入されてしまうといったことが生じるのである。
【００２４】
また、機体上面に設けられたファン風分流ダクト１３３によりエンジンルームの前方に配置された運転席から機体後方への視界の一部が遮られてしまう課題もある。
さらに、上述した図５に示す従来技術の課題として説明した、スイングフレームのメインレールによりエンジンルーム下部における冷却風の流通が阻害されてしまう点については、何ら着目されていない。
【００２５】
本発明はこのような課題に鑑み創案されたもので、エンジンルーム下部における冷却風の流通が滑らかに行なわれるようにし、さらには、鉛直上方へ発せられる騒音を抑制でき、エンジン冷却水及び油圧ポンプ作動油を効果的に冷却でき、運転席からの機体後方に対する視界を良好なものにできるようにした、建設機械のスイングフレーム，建設機械のエンジンルーム構造及び建設機械の冷却装置を提供することを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明の建設機械のスイングフレームは、上部旋回体の底部をなし下部走行体に旋回可能に取り付けられ、ファン軸流方向を該上部旋回体の左右方向に設定された冷却ファンによる冷却風の流通するエンジンルームが上方に配置され、該上部旋回体の底部を形成するフレーム本体と、該上部旋回体の左右方向に所定の間隔をあけて該フレーム本体に立設され該上部旋回体の前後方向に延びる左右一対のメインレールと、該フレーム本体に立設され該左右方向に延びる複数の梁とを有する、建設機械のスイングフレームであって、上記一対のメインレールの該エンジンルーム内に位置する部位にそれぞれ開口が形成されたことを特徴としている。
【００２７】
請求項２記載の本発明の建設機械のスイングフレームは、上記の請求項１記載の建設機械のスイングフレームにおいて、上記一対のメインレールに設けられた開口の相互間における該冷却風の流通を案内するためのガイド部材をそなえたことを特徴としている。
請求項３記載の本発明の建設機械のスイングフレームは、上記の請求項２記載の建設機械のスイングフレームにおいて、該ガイド部材が、上記一対のメインレール及び上記の複数の梁のうちの該開口の該前後方向両側に配置された二つの梁により囲まれる領域を蓋うように配置された、プレートにより構成されたことを特徴としている。
【００２８】
請求項４記載の本発明の建設機械のエンジンルーム構造は、エンジンと、クーリングパッケージと、該クーリングパッケージを冷却する冷却風を流通させる冷却ファンとを収容する建設機械のエンジンルームの構造であって、底部が、請求項１〜３の何れか１項に記載の建設機械のスイングフレームの一部であって上記一対のメインフレームにそれぞれ形成された開口を含む部位をそなえて構成されたことを特徴としている。
【００２９】
請求項５記載の本発明の建設機械の冷却装置は、内部が冷却風通路として機能するエンジンルームと、該エンジンルーム内に設置され冷却風を流通させる冷却ファンと、該エンジンルーム内に設置されたクーリングパッケージとをそなえて構成された、建設機械の冷却装置において、該エンジンルームの底部が、請求項１〜３の何れか１項に記載の建設機械のスイングフレームの一部であって上記一対のメインフレームにそれぞれ形成された開口を含む部位をそなえて構成されたことを特徴としている。
【００３０】
【発明の実施形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
なお、図１〜図４における図中の矢印Ｘは建設機械の前後方向（以下、エンジンルーム幅方向ともいう）を示し、図中の矢印Ｙは建設機械の左右方向（以下、ファン軸流方向ともいう）を示す。
【００３１】
また、以下の実施形態では、本発明を建設機械として油圧ショベルに適用した例を説明する。
図１は建設機械の全体構成を示す模式的な斜視図であり、図１を参照して本発明の一実施形態にかかる建設機械について説明する。
建設機械は、下部走行体１と、下部走行体１の上側に旋回可能に配設された上部旋回体２と、上部旋回体２に設けられ種々の作業を行う作業装置３と、運転席４とをそなえて構成されている。このうち上部旋回体２には、その機体後方にカウンタウェイト２Ａが配置され、カウンタウェイト２Ａの機体前方にはエンジンルーム２Ｂが配置されている。
【００３２】
次いで、図２を参照して本発明の一実施形態としてのエンジンルーム構造について説明する。図２はエンジンルーム２Ｂの機体前方から見た模式的な断面図である。エンジンルーム２Ｂには、エンジン２６がそのクランク軸を機体左右方向Ｙに向けて設置されており、図２中でエンジン２６の右側に軸流式の冷却ファン２５が配設されている。この冷却ファンは、その軸流方向が機体左右方向Ｙに一致するような姿勢で設置されており、エンジンルーム２Ｂの内部空間により形成される冷却風通路に、冷却風を流通させるようになっている（ここでは、図２中で左側に冷却風を送り出すようになっている）。なお、ここでは、冷却ファン２５はエンジンクランク軸に機械的に連結されたエンジン駆動式であるが、これに限定されず、油圧駆動式でも良い。
【００３３】
冷却ファン２５のファン軸流方向上流側（図２中右側）には、ラジエータやオイルクーラなどからなるクーリングパッケージ２４が設置され、また、エンジン２６のファン軸流方向下流側（図２中左側）には、エンジンクランク軸に機械的に連結された油圧ポンプ２７が設置されている。
なお、エンジンルーム２Ｂの内部は、クーリングパッケージ２４，エンジン２６及び油圧ポンプ２７の各相互間で仕切られており、ラジエータ（クーリングパッケージ２４）が設置されたラジエータルーム２Ｂａ、エンジン２６や冷却ファン２５が設置されたメインルーム（以下メインエンジンルームという）２Ｂｂ、油圧ポンプ２７が設置されたポンプルーム２Ｂｃに分割された構成となっている。
【００３４】
さて、エンジンルーム２Ｂの底部は、下部走行体２に旋回可能に取り付けられたスイングフレーム３０の一部により形成されている。
ここで、スイングフレーム３０について図３及び図４を参照して説明する。
図３及び図４はスイングフレーム３０の構成を示す図であり、図３はその全体構成を示す模式的な斜視図、図４（ａ），（ｂ）はその部分構成を示す模式的な斜視図であある。
【００３５】
スイングフレーム３０は、エンジンルーム２Ｂ（下部走行体２）の底部（床面）をなすフレーム本体３１と、フレーム本体３１に立設され機体前後方向Ｘに延びる一対の（２つの）メインレール３２Ａ，３２Ｂと、フレーム本体３１と平行の姿勢でメインレール３２Ａ，３２Ｂに取り付けられたプレート３３とをそなえて構成されている。
【００３６】
メインレール３２Ａ，３２Ｂは、その機体前方の端部３２Ａａ，３２Ｂａで作業装置３を上下方向に揺動可能に軸支するものであり、クーリングパッケージ２４や冷却ファン２５やエンジン２６などを収容するエンジンルーム内に位置する部分に、それぞれ開口３２Ａｂ，３２Ｂｂがそれぞれ形成されている。
プレート３３は、その機体左右方向Ｙの両端部を、開口３２Ａｂ，３２Ｂｂよりも上方（エンジンルーム内側）でメインレール３２Ａ，３２Ｂに固定されるとともに、その機体前後方向Ｘの両端部を、フレーム本体３１に立設され機体左右方向Ｙに延びる梁（ディスタンスプレート）３４ａ，３４ｂに固定されている。つまり、プレート３３は、メインレール３２Ａ，３２Ｂ及び梁３４ａ，３４ｂにより区画される領域に対し蓋をしているのである。
【００３７】
このようにスイングフレーム３０を構成する結果、図２に示すように、ファン軸流方向Ｙで上流側のメインレール３２Ａの開口３２Ａｂを入口とし、ファン軸流方向Ｙで下流側のメインレール３２Ｂの開口３２Ｂｂを出口とする冷却風の風路３５が、フレーム本体３１，メインレール３２Ａ，３２Ｂ，プレート（ガイド部材）３３及び梁３４ａ，３４ｂにより形成されることとなる。
【００３８】
一般的に、冷却ファン２５は、メインレール３２Ａのファン軸流方向上流側直近に配置されることが多く、この結果、メインレール３２Ａに形成される上記風路３５の入口となる開口３２Ａｂは、冷却ファン２５の外周、即ちファン軸流方向Ｙに対し冷却ファン２５と同位置（完全に同位置だけでなく略同位置にある場合も含む）に位置し、ここでは、冷却ファン２５の直下（ファン軸流方向Ｙに対して直ぐ下流側）に位置する。
【００３９】
従来技術で説明したように一般的にクーリングパッケージ２４における圧力損失が大きいため、冷却ファン２５により吐出された冷却風は旋回／半径方向に流れるようになり、このように風路３５の入口（開口）３２Ａｂが冷却ファン２５の外周にあることから、冷却ファン２５により吐出された冷却風が速やかに風路３５に流入し、風路３５により案内されるようになる。
【００４０】
メインレール３２Ａひいては開口３２Ａｂが、冷却ファン２５からファン軸流方向下流側に比較的離隔している場合には、冷却ファン２５から旋回／半径方向に吐出された冷却風を速やかに開口３２Ａｂに案内できるように、プレート３３の先端を冷却ファン２５側に向けて開口３２Ａｂを挿通させるようにしたり、或いは、プレート３３とは別に、メインレール３２Ａの冷却ファン２５側にガイドを取り付けても良い（この場合、プレート３３と上記ガイドとから本発明のガイド部材が構成されることとなる）。即ち、ガイド部材のファン軸流方向上流側の先端が、冷却ファン２５の外周に位置するように、メインレール３２Ａよりもファン軸流方向上流側にガイド部材を延設しても良い。
なお、プレート３３は、上方のオイルパン２６ａと干渉しないように、或はオイルパン２６ａとの間に所定の間隔が保持されるよう、ファン軸流方向中央が下方に凹んだ形状となっている。
【００４１】
さて、冷却ファン２５よりもファン軸流方向Ｙで上流側には、ラジエータルーム２Ｂａの天井面に冷却風の導入口２２ａが設けられる一方、冷却ファン２５よりもファン軸流方向Ｙで下流側には、ポンプルーム２Ｂｃの側面下方及び床面にメッシュ状或はルーバ状の冷却風の排出口２２ｂ，２２ｃが設けられている。上記のスイングフレーム３０と一体に形成される風路３５により冷却風はファン軸流方向Ｙに沿ってポンプルーム２Ｂｃへと案内されるため、特にポンプルーム２Ｂｃの側面下方に設けられた排出口２２ｂから排出されるようになる。なお、排出口２２ｂは、ルーバにより形成されており、建設機械の周辺にいる作業者に対し影響を与えないように、冷却風は下方又は上方（ここでは下方）に向けて排出されるようになっている。
【００４２】
また、ここでは、冷却風の排出口２２ｂ，２２ｃをポンプルーム２Ｂｃの側面下方及び床面に設けているが、冷却風の排出口をポンプルーム２Ｂｃの側面上方及び天井面に設けることも可能である。
そして、このようなエンジンルーム構造において、冷却ファン２５を作動させることにより、上記導入口２２ａからエンジンルーム２Ｂ（冷却風通路）へ冷却風として取り込まれた外気は、クーリングパッケージ２４を通過した後、上記のスイングフレーム３０と一体に形成される風路３５によりポンプルーム２Ｂｃへと案内され、上記排出口２２ｂ，２２ｃから外部へと排出され、クーリングパッケージ２４を通過する際に冷却水及び油圧ポンプ２７の作動油を冷却するようになっている。
【００４３】
つまり、本実施形態では、冷却装置は、導入口２２ａ，エンジンルーム２Ｂ（機体２１内の空間即ち室２Ｂａ，２Ｂｂ，２Ｂｃ），クーリングパッケージ２４，冷却ファン２５，排出口２２ｂ，２２ｃ及びスイングフレーム３０のエンジンルーム２Ｂに面する部位をそなえて構成されているのである。
【００４４】
本発明の一実施形態の建設機のスイングフレーム，エンジンルーム及び冷却装置は、上述したように構成されており、図２に示すように冷却風が機外に排出される。
つまり、冷却ファン２５から旋回／半径方向に吐出された冷却風は、冷却ファン２５の外周に位置する開口３２Ａｂを入口としスイングフレーム３０と一体に形成される風路３５に直ぐに流入し、この風路３５によりファン軸流方向Ｙに案内されてポンプルーム２Ｂｃへ水平に流れ込み、ポンプルーム２Ｂｃの下方に設けられた排出口２２ｂ，２２ｃから排出される。
【００４５】
上述した従来技術では、騒音が、エンジンルーム上面に形成された冷却風の排出開口から鉛直上方に発せられるため、広い範囲に騒音が広がってしまう。これに対し、本実施形態では、スイングフレーム３０の風路３５がエンジンルーム２Ｂの下部に設けられることから、この風路３５を介してエンジンルーム２Ｂ（ポンプルーム２Ｂｃ）の下部に設けられた排出口２２ｂ，２２ｃから冷却風を効率良く排出できるようになる。この結果、エンジンルーム２Ｂの天井面に冷却風の排出口を不要にできるので、エンジン音や、冷却風がファン翼やクーリングパッケージ２４を通過する際に発生する風切り音（以下、「エンジン音など」という）が機外へ鉛直上方に発せられるのを大幅に抑制できるようになる。
【００４６】
また、エンジン音などは、排出口２２ｃからは矢印Ｎ_１で示すように斜め下方に伝播しながら機外へと漏洩し、排出口２２ｄからは矢印Ｎ_２で示すように鉛直下方に伝播しながら機外へと漏洩するようになる。
斜め下方へと伝播する騒音は、主に地面により吸収されるようになり、或いは、建設機械の作業場所を水平方向に対し遮蔽物により囲えるようになり、また、鉛直下方へと伝播する騒音は、地面により吸収されるようになるので、騒音の伝播範囲（伝播する距離及び伝播する方向）を狭めることができるようになる（騒音の広がりを抑制できるようになる）。
【００４７】
また、エンジン音などは風路３５を伝わる際に、風路３５を形成するスイングフレーム本体３１やプレート３３に吸収され減衰されるので、この点でも騒音を低減できる。
さらに、エンジン音などの一部は、図２中に矢印Ｎ_３で示すようにプレート３３及びスイングフレーム本体３１を透過して、騒音として外部へ漏洩するが、従来のスイングフレームの構造に較べ、プレート３３により遮蔽されるようになる分、騒音を低減できる。
【００４８】
さらに、上述したように、冷却ファン２５から旋回／半径方向に吐出された冷却風は、冷却ファン２５の外周に位置する開口３２Ａｂを介して風路３５に直ぐに流入し、この風路３５により案内されるので、冷却風の排圧を比較的低くすることができ、冷却風の排出効率を良好に保持できるようになる。
この結果、エンジンルーム２Ｂの開口面積を比較的少なくすることができ、この点でも、エンジン音などの外部への漏洩の、即ち騒音を抑制でき、また、冷却風の背圧を比較的低くできることから冷却ファン２５の仕様を下げてコストダウンを図ることができる。或いは、冷却風の排出効率が向上することから、同じ仕様の冷却ファン２５を使用してもその風量を増大することが可能となり、熱交換面積の少ない（コンパクトな）クーリングパッケージ２４を採用することが可能となる。
【００４９】
そして、従来技術では、エンジンルームの天井面の外側に冷却風を排出するためのダクト設けられていたため、このダクトにより、エンジンルーム前方にある運転席からのは、その機体後方への視界の一部が遮られていたが、本実施形態では、上述したように良好な冷却風の排出効率が得られることから、かかるエンジンルームの天井面外側のダクトを不要にでき、エンジンルームの前方に配置された運転席４からの視界を良好なものにできる。
【００５０】
また、クーリングパッケージ２４を通過後の比較的温度の高い冷却風は、エンジンルーム２Ｂの天井面に設けられた冷却風の導入口２２ａから比較的離隔した位置にあるエンジンルーム２Ｂの下部に設けられた排出口２２ｂ，２２ｃから、上記導入口２２ａに対し反対方向に（上記導入口２２ａからさらに離隔する方向に）排出されるので、上部旋回体の旋回中においても上記のクーリングパッケージ２４通過後の比較的温度の高い冷却風が再び上記導入口２２ａから吸入されてしまうことを防止できる。この結果、クーリングパッケージ２４の冷却効果を向上させることができる。
【００５１】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、本発明は、スイングフレームと一体に冷却風の風路をエンジンルーム２Ｂの下部に設けることで、この風路に近接させてエンジンルームの下部に設けた排出口から効率よく冷却風を排出できるようにしたものであり、この結果、従来設けられていたエンジンルーム天井面の排出口を削除して、或いは、エンジンルーム天井面の排出口面積を従来よりも低減して、鉛直上方への騒音を抑制できるようにしたものであるから、上記実施形態ではエンジンルーム２Ｂの上部（天井面や側面上部）に排出開口を設けない構成としたが、例えばメインエンジンルーム２Ｂｂやポンプルーム２Ｂｃの上部（天井面や側面上部）に従来設けられていた排出開口よりも小さな排出開口を補助的に設けるようにしても良い。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、エンジンルーム（上部旋回体）の床面（底部）をなすスイングフレームに立設されたメインレールにそれぞれ開口が形成されるので、エンジンルームの床面近傍においてこれらの開口を通って冷却風が滑らかに流れるようになり、この結果、エンジンルームを形成する壁面に設ける冷却風排出用の開口をエンジンルームの下部（床面や側面下部）に設けることが可能となり、従来設けられていたエンジンルーム天井面の開口が不要になり、或いはエンジンルーム天井面の開口面積が低減され、鉛直上方へと発せられる騒音を低減できるようになる。また、上記特許文献２に記載の建設機械に設けられたような機体上面のダクトを不要とすることが可能となる結果、運転席からの機体後方に対する視界を良好なものにできる。
【００５３】
また、冷却風を上記のメインレールに設けられた開口を流通させる結果、エンジンルームに形成される冷却風の排出口を、通常エンジンルーム天井面に形成される冷却風の導入口から離隔させ、また、この排出口から冷却風の導入口とは反対側に冷却風を排出することが可能となるので、エンジンルームの排出口から排出されたクーリングパッケージ通過後の比較的高温の冷却風がエンジンルーム内に再び導入されてしまう、所謂「熱風の巻き込み」を防止でき、クーリングパッケージによるエンジン冷却水及び油圧ポンプ作動油の冷却を効果的に行なえるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる建設機械の全体構成を示す模式的な斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態としての建設機械の冷却装置の全体構成を示す機体前方から見た模式的な断面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかるスイングフレームの全体構成を示す模式的な斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態としてのスイングフレームについて示す図であり、（ａ）はその要部を示す模式的な斜視図、（ｂ）はそのプレート（ガイド部材）を抜き出して示す模式的な斜視図である。
【図５】従来の建設機械の全体構成を示す模式的な斜視図である。
【図６】従来のスイングフレームの全体構成を示す模式的な斜視図である。
【図７】従来の建設機械のエンジンルームの内部構成を示す図であって機体前方から見たエンジンルームの模式的な断面図である。
【図８】建設機械の冷却装置におけるエンジンルーム内の広ささとクーリングパッケージの厚さとの関係を説明するため図であって、（ａ）はエンジンルーム内が比較的狭い場合の模式図、（ａ）はエンジンルーム内が比較的広い場合の模式図である。
【図９】一般的な軸流形式の冷却ファンの性能曲線を示す模式図である。
【図１０】（ａ），（ｂ）は上流側の圧力損失が比較的小さかった場合の冷却ファン前後の冷却風の流れをベクトルにより示す模式図である。
【図１１】（ａ），（ｂ）は上流側の圧力損失が比較的大きかった場合の冷却ファン前後の冷却風の流れをベクトルにより示す模式図である。
【図１２】従来の建設機械のエンジンルーム構造を示す模式的な斜視図である。
【符号の説明】
１下部走行体
２上部旋回体
２Ａカウンタウェイト
２Ｂエンジンルーム
２Ｂａラジエータルーム
２Ｂｂメインエンジンルーム
２Ｂｃポンプルーム
３作業装置
４運転席
２２ａエンジンルーム導入口
２２ｂ，２２ｃエンジンルーム排出口
２４クーリングパッケージ
２５冷却ファン
２６エンジン
２７エンジンポンプ
３０スイングフレーム
３１スイングフレーム本体
３２Ａ，３２Ｂメインレール
３２Ａｂ，３２Ｂｂ開口
３３プレート（ガイド部材）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a swing frame of a construction machine, which has a bottom part of an upper swing body and is pivotably attached to a lower traveling body, and an engine room is disposed above, and an engine room structure and a construction machine of a construction machine using the same. The present invention relates to a cooling device.
[0002]
[Prior art]
Today, various construction machines, such as traveling construction machines such as excavators and wheel loaders, and stationary construction machines such as cranes, are used in various fields such as construction sites, harbors, factories, and the like. For example, in a hydraulic excavator that is a traveling construction machine, the structure of these construction machines includes a lower traveling body 101 and an upper revolving body 102 that is pivotably disposed above the lower traveling body 101 as shown in FIG. The upper revolving unit 102 is provided with three parts including a work device 103 that performs various work.
[0003]
Here, the inside of the upper swing body 102 will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. 6 is a schematic perspective view showing a configuration of the swing frame, and FIG. 7 is a diagram showing an internal configuration of a general engine room, which is a schematic cross-sectional view of the engine room as viewed from the front of the body.
The bottom part of the upper swing body 102 is mainly constituted by a swing frame 120 shown in FIG. 6, and the swing frame 120 is connected to the lower traveling body 101 so as to be swingable. The swing frame 120 includes a pair of main rails 121 and 122 (for example, Non-Patent Document 1), and the work device 103 is pivotally supported by the front end portions of the main rails 121 and 122 so as to be swingable in the vertical direction. Yes.
[0004]
Further, as shown in FIG. 7, in the upper swing body 102, devices such as the engine 106 and the hydraulic pump 108 are disposed on the swing frame 120, and the working device is operated by the hydraulic pressure generated by driving the hydraulic pump 108 by the engine 106. 103 (see FIG. 5) is activated.
Construction machines are generally used in harsh environments such as excavation of rocks in dams, tunnels, rivers, roads, etc., and demolition of buildings and buildings. The load applied to the engine is high, and the engine temperature and the oil temperature are likely to rise. Therefore, in these construction machines, as shown in FIG. 7, a cooling package 104 composed of a relatively large-capacity radiator, oil cooler, or the like is provided in a cooling air flow path generated by a fan 105 driven by an engine 106. In addition, engine cooling water and hydraulic oil are cooled by these cooling packages 104 (see, for example, Patent Document 1).
[0005]
That is, external air (cooling air) is sucked from the upper openings 109 and 110 of the radiator room 102A in which the cooling package 104 is installed by the rotation of the fan 105, and this air passes through the core of the fin-shaped cooling package 104. When passing, the engine cooling water and hydraulic oil are cooled.
The main engine room 102B is provided with an opening 111 on the upper surface and an opening 112 on the lower surface at a predetermined distance from the fan 105 in the fan axial flow direction (left-right direction in FIG. 7). Yes. The opening 111 on the upper surface includes a plurality of openings formed in a mesh shape or a louver shape, and is formed with a relatively large width in the fan axial flow direction. On the other hand, the opening 112 on the lower surface is disposed between a pair of main rails 121 and 122 that support the arm of the working device 103 so as to be swingable up and down, and is formed as a single opening having a relatively large area. Has been.
[0006]
The pump room 102C in which the hydraulic pump 108 is installed is provided with an opening 113 on the upper surface and an opening 114 on the lower surface. These openings 113 and 114 are openings of the main engine room 102B. Like 111, it consists of a plurality of openings formed in a mesh shape or a louver shape.
Air that has been heated to a high temperature by cooling the engine coolant or hydraulic oil is discharged to the outside from the exhaust openings 111 and 112 of the main engine room 102B, or passes through the main engine room 102B, and the air in the pump room 102C. The gas is discharged from the exhaust openings 113 and 114 to the outside.
[0007]
By the way, especially in the hydraulic excavator, the flow of air discharged from the fan 105 has almost no component in the axial direction of the fan. Has been confirmed to be the main component.
Hereinafter, the reason for this will be described with reference to FIGS.
In the case of a hydraulic excavator, the space where a radiator, an engine, and the like can be mounted inside the upper swing body 102 is as shown in FIG. 8A, and is narrower than the space of other construction machines as shown in FIG. 8B. In particular, the cross-sectional area (cross section perpendicular to the fan axial flow direction) is reduced. This is because if the height of the engine room is increased, the rear view from the driver's seat in front of the engine room is obstructed, and if the width of the engine room (the length of the front and rear of the construction machine) is increased, the captain will This is because it becomes longer and the turning radius at the rear end of the construction machine becomes larger, which is inconvenient for use in a narrow field.
[0008]
In this way, in the hydraulic excavator, the thickness of the cooling package 104 (dimension with respect to the traveling direction of the cooling air) is increased, and the contact area between the cooling package 104 and the cooling air, that is, the cooling package 104 is increased by the amount of the relatively small cross-sectional area. The cooling performance is ensured. As a result, the pressure resistance received when the cooling air passes through the cooling package 104 becomes relatively large.
[0009]
In construction machines, axial fans are generally used as cooling fans in order to reduce cost and size. FIG. 9 is a schematic diagram showing a performance curve of a general axial fan. As apparent from the performance curve L, in the axial fan, generally, the fan air volume V per unit time tends to decrease as the pressure loss ΔP on the upstream side of the fan increases. The fan air volume V is the amount of movement of the cooling air from the upstream side of the fan to the downstream side of the fan. Therefore, the axial flow that is a linear flow from the upstream side of the fan to the downstream side of the fan increases as the pressure loss ΔP on the upstream side of the fan increases. Directional flow is particularly difficult to obtain.
[0010]
Therefore, the pressure loss ΔP on the upstream side of the fan is a predetermined value ΔP. ₀ Less than low pressure loss area R _L , The flow of the cooling air is as shown in FIGS. 10A and 10B, and the pressure loss ΔP on the upstream side of the fan is a predetermined value ΔP. ₀ High pressure loss range R above _H 11A and 11B, the flow of the cooling air is as shown in FIGS. 11A and 11B. FIG. 10 and FIG. In a) and FIG. 11A, the rotation center line C of the fan blades. _L The lower side is shown].
[0011]
That is, the low pressure loss region R _L In FIG. 10, since the fan air volume is relatively large, as shown in FIG. _{IN, 1} An axial flow with a relatively large air volume as represented by _{OUT, 1} , That is, a centrifugal / swirl direction component vector F _{C, 1} Than axial flow direction component vector F _{A, 1} A dominant flow occurs. Then, the air volume becomes larger as it goes to the centrifugal side as shown by a vector in FIG.
[0012]
In contrast, the high pressure loss region R _H In FIG. 11A, since the fan air volume becomes relatively small, as shown in FIG. _{IN, 2} Only a relatively small amount of axial flow as shown in FIG. _{OUT, 2} , That is, the axial flow direction component vector F _{A, 2} Centrifugal / swirl direction component vector F _{C, 2} As shown by the vector in FIG. 11B, the air flow becomes larger as it becomes the centrifugal side.
[0013]
Such a relationship between the pressure loss ΔP on the upstream side of the fan and the flow of cooling air on the downstream side of the fan has been confirmed by experiments and simulations.
As described above, since the hydraulic excavator has a thick cooling package, the pressure loss ΔP on the upstream side of the fan is large and the cooling fan is used in the high pressure loss region. The flow component of the cooling air on the fan outlet side is centrifugal / The turning direction component becomes dominant.
[0014]
However, in the prior art shown in FIG. 7, as described above, the exhaust opening 111 and the like in which a plurality of openings are formed in a mesh shape are arranged at a distance from the fan 105 in the fan axial flow direction. In addition, since the fan is formed to have a width with respect to the fan axial flow direction, the cooling air sucked into the main engine room 102B is forced to flow in the axial flow direction before being discharged.
[0015]
In other words, in this prior art, air having a centrifugal / swirl direction component as a main component of the flow is forced to flow in the axial direction, so that the pressure loss experienced by the air due to the generation of turbulent flow is relatively small. There is a problem that the air is not smoothly discharged after passing through the cooling package 104 (discharge efficiency is low).
In order to improve the exhaust efficiency, it is conceivable to increase the opening area of the main engine room 102B. In this case, however, noise (wind noise generated when engine noise or cooling air passes through the cooling package 104, etc.). Leakage to the outside), and a new problem arises.
[0016]
In particular, the flow of the cooling air is greatly hindered by the main rails 121 and 122 below the engine 106, so that the exhaust opening is formed mainly on the engine room ceiling surface rather than the engine room floor surface. Become. Providing an opening in the engine room ceiling surface causes noise to be emitted vertically above this opening. It is possible to suppress the noise emitted in the horizontal direction, for example, by surrounding the work place two-dimensionally with a shielding object, but it is important to provide such a shielding object for the noise emitted vertically upward. It is not realistic, and noise emitted in the horizontal direction is absorbed by the ground or the like, but since there is no such absorber for noise emitted vertically upward, its propagation range (propagation distance and propagation) Direction) is extremely wide.
[0017]
In addition, since the introduction port 110 and the discharge port 111 are disposed relatively adjacent to each other, the cooling air (hot air) discharged from the discharge port 111 and having a relatively high temperature after heat exchange with the cooling package 104. ) Is taken into the engine room from the inlet 110 (this is called hot air entrainment). That is, a circulating flow as shown by an arrow A in FIG. 7 is generated between the inlet 110 and the outlet 111.
[0018]
When such hot air is involved, the temperature of the cooling air supplied to the cooling package 104 becomes relatively high, and the cooling efficiency of the cooling package 104 decreases. As a result, there is a problem that the engine 106 is likely to overheat. Or in order to ensure cooling performance, the heat exchange area with a cooling wind becomes large and the subject that the size of the cooling package 104 becomes large occurs.
[0019]
As a technique for improving the exhaust efficiency of cooling air from the engine room and reducing the noise with respect to such a technique, Patent Document 2 discloses a construction machine as shown in FIG. In this construction machine, an inlet 131 for cooling air is provided on the upper surface of the engine room 130, and a cooling air discharge passage (fan air flow channel, fan air flow duct) is formed on the upper surface and both side surfaces (vehicle front and rear surfaces) of the engine room 130. 132 to 134 are provided, and the inlets (left end portions in FIG. 12) of the cooling air passages are all positioned near the outer periphery of the cooling fan. With such a configuration, the cooling air blown from the cooling fan in the centrifugal / swirl direction is efficiently discharged from a small opening, and an increase in noise from the engine room 130 is prevented.
[0020]
[Non-Patent Document 1]
“Parts Catalog 320C 320CL Hydraulic Excavator”, New Caterpillar Mitsubishi, September 2002, XJBP7843-01, p. 198
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Publication No. 3-83324
[Patent Document 2]
JP 2001-193102 A
[0021]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional technique shown in FIG. 12 has the following problems.
That is, similarly to the prior art shown in FIG. 5 described above, the discharge ports 132a and 134a of the cooling air passages 132 and 134 are provided on the upper surface of the engine room. The noise is emitted toward the noise and the propagation range of the noise becomes extremely wide.
[0022]
Furthermore, similarly to the above-described prior art shown in FIG. 5, there is a problem that hot air entrainment cannot be sufficiently suppressed. That is, since the hot air is discharged upward from the discharge openings 132a and 134a, a circulating flow is formed between the introduction opening 131 that takes in air from above although it is disposed relatively far from the introduction opening 131. There is a risk of it occurring.
[0023]
In particular, when the upper-part turning body is turned, there is a risk that the hot air discharged to the upper part will be sucked again. That is, even if the introduction opening 131 and the discharge openings 132a and 134a are spaced apart from each other in the width direction of the construction machine as shown in the figure, the movement range of the introduction opening 131 and the discharge opening 132a for turning the upper swing body , 134a overlap with each other, so that the cooling air (hot air) discharged from the discharge openings 132a, 134a to the upper side of the machine body is sucked again by the introduction opening 131.
[0024]
There is also a problem that a part of the field of view from the driver's seat arranged in front of the engine room to the rear of the aircraft is blocked by the fan air diversion duct 133 provided on the upper surface of the aircraft.
Further, no attention has been paid to the point that the circulation of the cooling air in the lower part of the engine room is hindered by the main rail of the swing frame, which has been described as the problem of the prior art shown in FIG.
[0025]
The present invention has been devised in view of the above problems, and allows the cooling air to flow smoothly in the lower part of the engine room. Further, the noise emitted vertically upward can be suppressed, and the engine cooling water and the hydraulic pump can be suppressed. To provide a swing frame for a construction machine, an engine room structure for the construction machine, and a cooling device for the construction machine, which can effectively cool the hydraulic oil and improve the visibility from the driver's seat to the rear of the aircraft. Objective.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the swing frame of the construction machine according to the first aspect of the present invention comprises a bottom portion of the upper swing body and is pivotably attached to the lower traveling body, and the fan axial flow direction is set to the upper swing body. An engine room in which cooling air is circulated by a cooling fan set in the left-right direction is disposed above, and a frame main body that forms the bottom of the upper swing body and a predetermined interval in the left-right direction of the upper swing body A swing frame for a construction machine having a pair of left and right main rails standing on a frame body and extending in the front-rear direction of the upper swing body, and a plurality of beams standing on the frame body and extending in the left-right direction, Each of the pair of main rails has an opening formed in a portion located in the engine room.
[0027]
According to a second aspect of the present invention, the swing frame of the construction machine according to the first aspect of the present invention guides the flow of the cooling air between the openings provided in the pair of main rails. It is characterized by having a guide member for this purpose.
A swing frame for a construction machine according to a third aspect of the present invention is the swing frame for the construction machine according to the second aspect, wherein the guide member is the opening of the pair of main rails and the plurality of beams. It is characterized by being comprised by the plate arrange | positioned so that the area | region enclosed by the two beams arrange | positioned at this front-back direction both sides may be covered.
[0028]
The engine room structure of the construction machine according to claim 4 of the present invention is a structure of the engine room of the construction machine that houses an engine, a cooling package, and a cooling fan that circulates cooling air that cools the cooling package. The bottom portion is a part of the swing frame of the construction machine according to any one of claims 1 to 3 and includes a portion including an opening formed in each of the pair of main frames. It is a feature.
[0029]
A cooling device for a construction machine according to a fifth aspect of the present invention includes an engine room that functions as a cooling air passage, a cooling fan that is installed in the engine room and distributes the cooling air, and is installed in the engine room. A cooling device for a construction machine configured with a cooling package, wherein the bottom of the engine room is a part of the swing frame of the construction machine according to any one of claims 1 to 3, and It is characterized by having a portion including an opening formed in each of a pair of main frames.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 4 indicate the front-rear direction of the construction machine (hereinafter also referred to as the engine room width direction), and the arrow Y in the drawings indicates the left-right direction of the construction machine (hereinafter referred to as the fan axial flow direction). Also called).
[0031]
In the following embodiments, an example in which the present invention is applied to a hydraulic excavator as a construction machine will be described.
FIG. 1 is a schematic perspective view showing the overall configuration of a construction machine. A construction machine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The construction machine includes a lower traveling body 1, an upper revolving body 2 that is disposed on the upper side of the lower traveling body 1, a working device 3 that is provided on the upper revolving body 2 and performs various operations, and a driver's seat 4 It is configured with. Among these, the upper revolving body 2 has a counterweight 2A disposed behind the airframe, and an engine room 2B disposed in front of the airframe of the counterweight 2A.
[0032]
Next, an engine room structure as an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the engine room 2B as viewed from the front of the machine body. In the engine room 2B, the engine 26 is installed with its crankshaft directed in the left-right direction Y of the fuselage, and an axial cooling fan 25 is disposed on the right side of the engine 26 in FIG. This cooling fan is installed in such a posture that its axial flow direction coincides with the left-right direction Y of the fuselage, and the cooling air is circulated through the cooling air passage formed by the internal space of the engine room 2B. (Here, the cooling air is sent to the left side in FIG. 2). Here, the cooling fan 25 is an engine drive type that is mechanically coupled to the engine crankshaft, but is not limited to this, and may be a hydraulic drive type.
[0033]
A cooling package 24 including a radiator, an oil cooler, and the like is installed on the upstream side in the fan axial direction of the cooling fan 25 (right side in FIG. 2), and downstream in the fan axial direction of the engine 26 (left side in FIG. 2). Is provided with a hydraulic pump 27 mechanically coupled to the engine crankshaft.
The interior of the engine room 2B is partitioned between the cooling package 24, the engine 26, and the hydraulic pump 27. The radiator room 2Ba in which the radiator (cooling package 24) is installed, the engine 26, and the cooling fan 25 are provided. The main room (hereinafter referred to as the main engine room) 2Bb and the pump room 2Bc in which the hydraulic pump 27 is installed are divided.
[0034]
Now, the bottom of the engine room 2B is formed by a part of a swing frame 30 that is turnably attached to the lower traveling body 2.
Here, the swing frame 30 will be described with reference to FIGS.
3 and 4 are views showing the configuration of the swing frame 30, FIG. 3 is a schematic perspective view showing the overall configuration, and FIGS. 4 (a) and 4 (b) are schematic perspective views showing the partial configuration. FIG.
[0035]
The swing frame 30 includes a frame main body 31 that forms the bottom (floor surface) of the engine room 2B (lower traveling body 2), and a pair of (two) main rails 32A that are erected on the frame main body 31 and extend in the longitudinal direction X of the machine body. 32B and a plate 33 attached to the main rails 32A and 32B in a posture parallel to the frame main body 31.
[0036]
The main rails 32A and 32B pivotally support the work device 3 with the end portions 32Aa and 32Ba in front of the machine body so as to be swingable in the vertical direction, and accommodate the cooling package 24, the cooling fan 25, the engine 26, and the like. Openings 32Ab and 32Bb are respectively formed in portions located in the room.
The plate 33 is fixed to the main rails 32A and 32B at both ends in the left-right direction Y of the machine body above the openings 32Ab and 32Bb (inside the engine room), and both ends in the longitudinal direction X of the machine body are attached to the frame body. 31 is fixed to beams (distance plates) 34a and 34b which are erected at 31 and extend in the left-right direction Y of the machine body. That is, the plate 33 covers the area defined by the main rails 32A and 32B and the beams 34a and 34b.
[0037]
As a result of configuring the swing frame 30 as described above, as shown in FIG. 2, the opening 32Ab of the upstream main rail 32A in the fan axial direction Y is used as the inlet, and the downstream side of the main rail 32B in the fan axial direction Y A cooling air flow path 35 having the opening 32Bb as an outlet is formed by the frame body 31, the main rails 32A and 32B, the plate (guide member) 33, and the beams 34a and 34b.
[0038]
In general, the cooling fan 25 is often disposed immediately upstream of the main rail 32A on the upstream side in the axial direction of the fan. As a result, the opening 32Ab serving as the inlet of the air passage 35 formed in the main rail 32A It is located at the same position as the cooling fan 25 with respect to the outer periphery of the cooling fan 25, that is, the fan axial flow direction Y (including not only completely the same position but also substantially the same position). It is located immediately downstream of the fan axial direction Y.
[0039]
Since the pressure loss in the cooling package 24 is generally large as described in the prior art, the cooling air discharged by the cooling fan 25 flows in the swirling / radial direction, and thus the inlet (opening) of the air passage 35 is thus formed. ) Since 32 Ab is on the outer periphery of the cooling fan 25, the cooling air discharged by the cooling fan 25 quickly flows into the air passage 35 and is guided by the air passage 35.
[0040]
When the main rail 32A and thus the opening 32Ab are relatively separated from the cooling fan 25 downstream in the axial direction of the fan, the cooling air discharged from the cooling fan 25 in the swiveling / radial direction is promptly guided to the opening 32Ab. In order to be able to do so, the opening 32Ab may be inserted with the tip of the plate 33 facing the cooling fan 25 side, or a guide may be attached to the cooling fan 25 side of the main rail 32A separately from the plate 33 (this In this case, the guide member of the present invention is constituted by the plate 33 and the guide). That is, the guide member may be extended upstream of the main rail 32 </ b> A in the fan axial direction so that the tip of the guide member on the upstream side in the fan axial direction is located on the outer periphery of the cooling fan 25.
The plate 33 has a shape in which the center in the fan axial direction is recessed downward so as not to interfere with the upper oil pan 26a or to maintain a predetermined interval between the plate 33a and the oil pan 26a. .
[0041]
An inlet 22a for cooling air is provided on the ceiling surface of the radiator room 2Ba on the upstream side in the fan axial direction Y from the cooling fan 25, while it is provided on the downstream side in the fan axial direction Y from the cooling fan 25. Are provided with mesh-like or louver-like cooling air outlets 22b and 22c on the lower side of the pump room 2Bc and on the floor. Since the cooling air is guided to the pump room 2Bc along the fan axial flow direction Y by the air passage 35 formed integrally with the swing frame 30, the discharge port 22b provided below the side surface of the pump room 2Bc in particular. Will be discharged from. The discharge port 22b is formed by a louver so that the cooling air is discharged downward or upward (here, downward) so as not to affect the workers around the construction machine. It has become.
[0042]
In addition, although the cooling air discharge ports 22b and 22c are provided below the side surface and the floor surface of the pump room 2Bc here, the cooling air discharge ports can be provided above the side surface and the ceiling surface of the pump room 2Bc. is there.
In such an engine room structure, by operating the cooling fan 25, the outside air taken in as cooling air from the inlet 22a to the engine room 2B (cooling air passage) passes through the cooling package 24. It is guided to the pump room 2Bc by the air passage 35 formed integrally with the swing frame 30 and discharged to the outside from the discharge ports 22b and 22c, and when passing through the cooling package 24, the cooling water and the hydraulic pump 27 The hydraulic oil is cooled.
[0043]
That is, in the present embodiment, the cooling device includes the inlet 22a, the engine room 2B (the space in the body 21, that is, the chambers 2Ba, 2Bb, 2Bc), the cooling package 24, the cooling fan 25, the outlets 22b, 22c, and the swing frame 30. This is configured to have a portion facing the engine room 2B.
[0044]
The swing frame, engine room, and cooling device of the construction machine according to the embodiment of the present invention are configured as described above, and cooling air is discharged outside the machine as shown in FIG.
That is, the cooling air discharged from the cooling fan 25 in the swirling / radial direction immediately flows into the air passage 35 formed integrally with the swing frame 30 with the opening 32Ab positioned on the outer periphery of the cooling fan 25 as an inlet. It is guided in the fan axial flow direction Y by the passage 35, flows horizontally into the pump room 2Bc, and is discharged from the discharge ports 22b and 22c provided below the pump room 2Bc.
[0045]
In the above-described conventional technology, noise is emitted vertically upward from the cooling air discharge opening formed on the upper surface of the engine room, so that the noise spreads over a wide range. On the other hand, in the present embodiment, since the air passage 35 of the swing frame 30 is provided in the lower part of the engine room 2B, the exhaust provided in the lower part of the engine room 2B (pump room 2Bc) via the air passage 35 is provided. Cooling air can be efficiently discharged from the outlets 22b and 22c. As a result, it is possible to eliminate the need for an outlet for cooling air on the ceiling surface of the engine room 2B, so that engine noise and wind noise generated when the cooling air passes through the fan blades and the cooling package 24 (hereinafter referred to as “engine noise etc. ")" Can be greatly suppressed from being emitted vertically upward.
[0046]
Further, the engine sound and the like are indicated by an arrow N from the discharge port 22c. ₁ As shown by, it leaks out of the machine while propagating obliquely downward, and the arrow N ₂ As shown in Fig. 3, it leaks out of the machine while propagating vertically downward.
Noise that propagates diagonally downward is mainly absorbed by the ground, or the work place of the construction machine is surrounded by a shield in the horizontal direction, and noise that propagates vertically downward Is absorbed by the ground, so that the propagation range of noise (the propagation distance and the propagation direction) can be narrowed (the spread of noise can be suppressed).
[0047]
Further, when the engine sound or the like is transmitted through the air passage 35, it is absorbed and attenuated by the swing frame main body 31 and the plate 33 that form the air passage 35, so that noise can also be reduced in this respect.
Further, some of the engine sounds and the like are indicated by arrows N in FIG. ₃ As shown in FIG. 6, the light passes through the plate 33 and the swing frame main body 31 and leaks to the outside as noise. However, compared with the structure of the conventional swing frame, the noise can be reduced as much as it is shielded by the plate 33.
[0048]
Further, as described above, the cooling air discharged from the cooling fan 25 in the swirling / radial direction immediately flows into the air passage 35 through the opening 32Ab located on the outer periphery of the cooling fan 25 and is guided by the air passage 35. Therefore, the exhaust pressure of the cooling air can be made relatively low, and the cooling air exhaust efficiency can be maintained well.
As a result, the opening area of the engine room 2B can be made relatively small. Also in this respect, leakage of engine sound and the like to the outside, that is, noise can be suppressed, and the back pressure of the cooling air can be made relatively low. Therefore, the specification of the cooling fan 25 can be lowered to reduce the cost. Alternatively, since the cooling air discharge efficiency is improved, the amount of air can be increased even if the cooling fan 25 having the same specification is used, and the (compact) cooling package 24 having a small heat exchange area is adopted. Is possible.
[0049]
In the prior art, since a duct for discharging cooling air is provided outside the ceiling surface of the engine room, this duct allows a view from the driver seat in front of the engine room to be behind the fuselage. However, in this embodiment, since a good cooling air discharge efficiency can be obtained as described above, a duct outside the ceiling surface of the engine room can be eliminated and disposed in front of the engine room. The field of view from the driver's seat 4 can be improved.
[0050]
Cooling air having a relatively high temperature after passing through the cooling package 24 is provided at a lower portion of the engine room 2B at a position relatively separated from the cooling air inlet 22a provided on the ceiling surface of the engine room 2B. In addition, since the discharge is performed in the opposite direction to the introduction port 22a (in a direction further away from the introduction port 22a) from the discharge ports 22b and 22c, It is possible to prevent the cooling air having a relatively high temperature from being sucked again from the introduction port 22a. As a result, the cooling effect of the cooling package 24 can be improved.
[0051]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, according to the present invention, the cooling air flow path is provided integrally with the swing frame at the lower part of the engine room 2B, and the cooling air is efficiently discharged from the discharge port provided at the lower part of the engine room in the vicinity of the air flow path. As a result, the exhaust port on the engine room ceiling surface that has been provided conventionally can be deleted, or the area of the exhaust port on the engine room ceiling surface can be reduced as compared with the conventional method. Since noise can be suppressed, in the above-described embodiment, the exhaust opening is not provided in the upper part (ceiling surface or upper side surface) of the engine room 2B. For example, the upper part of the main engine room 2Bb or the pump room 2Bc. A discharge opening smaller than the discharge opening conventionally provided on the ceiling surface or the upper part of the side surface may be provided as an auxiliary.
[0052]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the openings are formed in the main rails standing on the swing frame that forms the floor (bottom) of the engine room (upper turning body). Cooling air flows smoothly through these openings in the vicinity of the surface, and as a result, an opening for cooling air discharge provided in the wall surface forming the engine room is provided in the lower part of the engine room (floor surface and lower side surface). Therefore, the opening of the engine room ceiling surface which has been conventionally provided becomes unnecessary, or the opening area of the engine room ceiling surface is reduced, so that noise emitted vertically upward can be reduced. Further, the duct on the upper surface of the airframe as provided in the construction machine described in Patent Document 2 can be made unnecessary. As a result, the visibility of the rear of the airframe from the driver's seat can be improved.
[0053]
In addition, as a result of circulating the cooling air through the opening provided in the main rail, the cooling air outlet formed in the engine room is separated from the cooling air inlet normally formed in the engine room ceiling surface, In addition, since it becomes possible to discharge the cooling air from the outlet to the side opposite to the inlet of the cooling air, the relatively high-temperature cooling air after passing through the cooling package discharged from the engine room outlet is the engine. So-called “hot air entrainment” that is reintroduced into the room can be prevented, and the cooling of the engine cooling water and hydraulic pump hydraulic oil by the cooling package can be performed effectively.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an overall configuration of a construction machine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view as seen from the front of the fuselage showing the overall configuration of the cooling device for a construction machine as one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic perspective view showing an overall configuration of a swing frame according to an embodiment of the present invention.
4A and 4B are views showing a swing frame as an embodiment of the present invention, in which FIG. 4A is a schematic perspective view showing an essential part of the swing frame, and FIG. 4B is a schematic view showing an extracted plate (guide member). FIG.
FIG. 5 is a schematic perspective view showing an overall configuration of a conventional construction machine.
FIG. 6 is a schematic perspective view showing an entire configuration of a conventional swing frame.
FIG. 7 is a diagram showing an internal configuration of an engine room of a conventional construction machine, and is a schematic cross-sectional view of the engine room as viewed from the front of the machine body.
FIG. 8 is a diagram for explaining the relationship between the size of the engine room in the cooling device for a construction machine and the thickness of the cooling package, where (a) is a schematic diagram when the engine room is relatively narrow; a) is a schematic diagram when the engine room is relatively wide.
FIG. 9 is a schematic diagram showing a performance curve of a general axial flow type cooling fan.
FIGS. 10A and 10B are schematic diagrams showing the flow of cooling air before and after the cooling fan when the upstream pressure loss is relatively small, using vectors.
FIGS. 11A and 11B are schematic views showing the flow of cooling air before and after the cooling fan when the upstream pressure loss is relatively large, using vectors. FIGS.
FIG. 12 is a schematic perspective view showing an engine room structure of a conventional construction machine.
[Explanation of symbols]
1 Lower traveling body
2 Upper swing body
2A counter weight
2B engine room
2Ba Radiator Room
2Bb main engine room
2Bc pump room
3 working devices
4 Driver's seat
22a Engine room entrance
22b, 22c Engine room outlet
24 Cooling package
25 Cooling fan
26 engine
27 Engine pump
30 Swing frame
31 Swing frame body
32A, 32B main rail
32Ab, 32Bb opening
33 Plate (guide member)

Claims

An engine room in which cooling air is circulated by a cooling fan, which forms the bottom of the upper swing body and is pivotally attached to the lower traveling body and has a fan axial flow direction set to the left and right direction of the upper swing body, is disposed above. A frame main body forming the bottom of the upper swing body, a pair of left and right main rails standing on the frame body at a predetermined interval in the left-right direction of the upper swing body and extending in the front-rear direction of the upper swing body, A swing frame for a construction machine having a plurality of beams standing on the frame body and extending in the left-right direction,
A swing frame for a construction machine, wherein openings are respectively formed in portions of the pair of main rails located in the engine room.

2. The swing frame for a construction machine according to claim 1, further comprising a guide member for guiding the flow of the cooling air between the openings provided in the pair of main rails.

The guide member is composed of a plate disposed so as to cover a region surrounded by the two beams disposed on both sides in the front-rear direction of the opening of the pair of main rails and the plurality of beams. The swing frame of the construction machine according to claim 2, wherein

An engine room structure of a construction machine that houses an engine, a cooling package, and a cooling fan that circulates cooling air that cools the cooling package,
The bottom portion is a part of the swing frame of the construction machine according to any one of claims 1 to 3, and includes a portion including an opening formed in each of the pair of main frames. And engine room structure of construction machinery.

A cooling machine for a construction machine, comprising an engine room that functions as a cooling air passage, a cooling fan that is installed in the engine room and distributes cooling air, and a cooling package that is installed in the engine room. In the device
The bottom portion of the engine room is a part of the swing frame of the construction machine according to any one of claims 1 to 3, and includes a portion including openings formed in the pair of main frames. A cooling device for a construction machine, characterized by that.