JP2005133661A - 建設機械の冷却風ガイド、建設機械の冷却ファン駆動モータのサポート及び建設機械の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 建設機械の冷却ファン駆動モータのサポート及び建設機械の冷却装置において、簡素な構成により、冷却風の排出効率を向上させることができ、ひいては騒音を低減できるようにする。
【解決手段】 建設機械のエンジンルーム内のクーリングユニット後方の冷却ファン２５を駆動し冷却ファン２５の後方に近接配置された駆動モータ２５ａを支持する、建設機械の冷却ファン駆動モータのサポート５０において、冷却ファン２５から吐出された冷却風を、冷却ファン２５の外周側に案内するガイド部材５３をそなえる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、建設機械のエンジンルーム内の冷却ファン後方に近接配置された冷却風のガイド及び冷却風のガイドを取り付けられた建設機械の冷却ファン駆動モータのサポート、並びに、それらを使用した建設機械の冷却装置に関する。

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６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。このうち上部旋回体１０２には、その機体後方にカウンタウェイト１０２−１が配置され、カウンタウェイト１０２−１の機体前方にはエンジンルーム１０２−２が配置されている。

ここでエンジンルーム１０２−２について図７を参照して説明する。図７は一般的なエンジンルームの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。
エンジンルーム１０２−２には、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６参照）等を作動させている。

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、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）。

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。
冷却ファン１０５の駆動方式としては、エンジン駆動式や、電気モータや油圧モータなどによる駆動するモータ駆動式があり、図７に示す例は、冷却ファン１０５がモータ１０５ａにより駆動されるモータ駆動式である。冷却ファンがエンジン駆動式の場合には、冷却ファンは、エンジンクランクシャフトに連結され、このエンジンクランクシャフトにより支持されることとなるが、モータ駆動式では、図示するように冷却ファン１０５及びモータ１０５ａを支持するサポート１２０が必要となる。

さて、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１２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、比較的面積の大きな単一の開口として形成されており、メインエンジンルーム１０２Ｂ内の機器（例えばオイルパン１０７など）を保護するためにエンジンルーム床面に取り付けられたボトムガード１３０に形成されている。

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いる。
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。

クーリングパッケージ１０４及びファンモータサポート１２０の具体的な構造として、例えば図８（ａ），（ｂ）に示すような構成が考えられる。図８はクーリングパッケージ１０４廻りの構成を示す図であって、（ａ）は冷却ファン，フィンガーガード及びモータを取り外した状態で示す模式的な斜視図、（ｂ）は冷却ファン，フィンガーガード及びモータを取り付けた状態で示す模式的な斜視図である。

クーリングパッケージ１０４は、エンジン冷却水を冷却するラジエータ（コア）１０４ａと、油圧ポンプ１０８の作動油を冷却するオイルクーラ（コア）１０４ｂとをそなえて構成されており、これらのコア１０４ａ，１０４ｂは冷却風の流通方向に対し並列に配置されている。また、クーリングパッケージ１０４は、エンジンルーム１０２−２のフロアに固定され上記コア１０４ａ，１０４ｂを支持するフレーム１０４ｃと、上記コア１０４ａ，１０４ｂと冷却ファン１０５（図７参照）との間に設置されるシュラウド１０４ｄとをそなえている。

また、シュラウド１０４ｄの背面（冷却ファン１０５の軸流方向下流側の面）には、冷却ファン１０５及びモータ１０５ａを支持するサポート１２０が取り付けられている。サポート１２０は、モータ１０５ａが設置されるモータ取付台１２１と、このモータ取付台１２１を挟んで上下に並べられる一対のビーム１２２，１２３とをそなえて構成されている。上方のビーム１２２は、その中央がモータ取付台１２１側に（つまり下側に）凸となる形状とされ、下方のビーム１２３は、その中央がプレート１２１側に（つまり上側に）凸となる形状とされており、各ビーム１２２，１２３の中央にモータ取付台１２１が接続されている。なお、符号１２１ａは、冷却ファン１０５に連結されるモータ１０５ａの回転軸を挿通するためにモータ取付台１２１に形成された穴である。

また、冷却ファン１０５の冷却風吐出側には、作業者がメンテナンス作業の際に冷却ファン１０５に触れてしまわないように、フィンガーガード１０５ｂが取り付けられている。フィンガーガード１０５ｂは、図８（ｂ）では簡略化して示しているが、指などの挿入できない間隔で配列された複数のスポークからなり（例えば非特許文献１参照）、シュラウド１０４ｄに支持されている。

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９〜図１２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９（ａ）に示すようになり、図９（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。

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。

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１０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。

このため、ファン上流側の圧力損失ΔＰが所定値ΔＰ₀未満の低圧力損失域Ｒ_Lにおいては冷却風の流れは図１１（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ΔＰ₀以上の高圧力損失域Ｒ_Hにおいては冷却風の流れは図１２（ａ），（ｂ）に示すようになる〔図１１及び図１２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１１（ａ）及び図１２（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〕。

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１１（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。

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１２（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１２（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。

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。

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。

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。

そこで、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１３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口（図１３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。
実開平３−８３３２４号公報 特開２００１−１９３１０２号公報 「部品カタログ ３２０Ｃ ３２０Ｃ Ｌ 油圧ショベル」，新キャタピラ三菱，２００２年９月，ＸＪＢＰ７８４３−０１，ｐ．３２

しかしながら、上述した図１３に示すような従来技術においても、冷却風の排出効率は不十分である。つまり、上述した通り、冷却ファンから吐出された冷却風は主に旋回方向又は遠心方向に流れるため冷却ファンの回転中心軸付近が低圧となり、この結果、冷却風の一部が巻き返ってエンジン側から冷却ファンに向かって逆流する現象が発生し、冷却風の排出効率を低下させてしまうのである。

したがって、冷却風を滑らかに排出するためには、ある程度大きな排出口をエンジンルームを囲う壁面に形成しなければならないため、騒音を十分に抑制することができず、より一層の騒音の低減が望まれている。
この他、フィンガーガードは、一般的に多数のスポークを縦及び／又は横に所定の間隔をあけて配列することにより形成されているため、冷却風がフィンガーガードを通過する際にこれらの多数のスポークと接触するため、風切り音が発生し、また、冷却風の圧力損失を引き起こすといった課題もある。また、フィンガーガードに加え、冷却ファンのモータを支持するためのビームが、冷却ファンから旋回方向に吐出される冷却風の流れを阻害して冷却風の圧力損失を引き起こすといった課題もある。

本発明はこのような課題に鑑み創案されたもので、簡素な構成により、冷却風の排出効率を向上させることができ、ひいては騒音を低減できるようにした、建設機械の冷却ファン駆動モータのサポート及び建設機械の冷却装置を提供することを目的とする。

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冷却ファン駆動モータのサポートは、クーリングユニット，該クーリングユニットに冷却風を供給するための冷却ファン及び該冷却ファンに近接配置され該冷却ファンを駆動する駆動モータが、ファン軸流方向の上流側からこの順に配置された建設機械のエンジンルームにおいて、該駆動モータを支持する、建設機械の冷却ファン駆動モータのサポートであって、該冷却ファンから吐出された冷却風を、該冷却ファンの外周側に案内するガイドがそなえられたことを特徴としている。

請求項２記載の本発明の建設機械の冷却ファン駆動モータのサポートは、請求項１記載の建設機械の冷却ファン駆動モータのサポートにおいて、該クーリングユニットと該冷却ファンとの間に該冷却ファンを囲うように設置されたシュラウドに支持され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冷却ファン駆動モータのサポートは、請求項２記載の建設機械の冷却ファン駆動モータのサポートにおいて、該駆動モータが取り付けられるモータ取付台と、該モータ取付台を挟むようにして配置される一対の梁部材とをそなえて構成され、上記の一対の梁部材は、該モータ取付台に接続される中央部と、該中央部の両端部からそれぞれ該シュラウドへ向けて延び該シュラウドに接続される一対の腕部とを有し、該ガイドは、短冊状に形成され、該腕部の相互間に掛け渡されるようにして取り付けられたことを特徴としている。

請求項４記載の本発明の建設機械の冷却ファン駆動モータのサポートは、請求項３記載の建設機械の冷却ファン駆動モータのサポートにおいて、該ガイドが、該腕部に対し回転可能に取り付けられたことをことを特徴としている。
請求項５記載の本発明の建設機械の冷却ファン駆動モータのサポートは、請求項３又は４記載の建設機械の冷却ファン駆動モータのサポートにおいて、上記の一対の梁部材が、該モータ取付台を挟んで上下に並べられたことを特徴としている。

請求項６記載の本発明の建設機械の冷却装置において、エンジンルームの内部に形成される冷却風通路と、該エンジンルーム内に設置されるクーリングユニットと、該クーリングユニットの後方に設置される冷却ファンと、該冷却ファンを駆動し該冷却ファンの後方に近接配置された駆動モータとをそなえて構成された、建設機械の冷却装置において、該エンジンルームを内部空間として形成する機体壁面に対し該冷却ファンの略外周に形成された冷却風の排出口と、請求項１〜５の何れか1項に記載のサポートのガイドとをそなえ、該冷却ファンから吐出された冷却風が、該サポートのガイドにより、上記の冷却風の排出口に向けて案内されるよう構成されたことを特徴としている。

請求項７記載の本発明の建設機械の冷却装置において、エンジンルームの内部に形成される冷却風通路と、該エンジンルーム内に設置されるクーリングユニットと、該クーリングユニットの後方に設置される冷却ファンと、該冷却ファンを駆動し該冷却ファンの後方に近接配置された駆動モータとをそなえて構成された、建設機械の冷却装置において、該エンジンルームを内部空間として形成する機体壁面に対し該冷却ファンの略外周に形成された冷却風の排出口と、該排出口に該冷却風を案内する風路と、請求項１〜５の何れか1項に記載のサポートのガイドとをそなえ、該冷却ファンから吐出された冷却風が、該サポートのガイドにより、該風路の入口に向けて案内されるよう構成されたことを特徴としている。

請求項８記載の本発明の建設機械の冷却風ガイドは、建設機械のエンジンルーム内においてクーリングユニット後方の冷却ファンの吐出側に該冷却ファンに近接配置され、該冷却ファンから吐出された冷却風を、該冷却ファンの外周側且つ該冷却ファンの軸流方向下流側に案内することを特徴としている。

本発明によれば、冷却ファンの後方に近接配置され冷却風を冷却ファンの外周側に案内するガイドをそなえることで、冷却風を滑らかに機外へと排出することが可能となり、冷却風の排出効率を向上させることができ、ひいては、機体壁面に設ける冷却風の排出開口を低減して騒音を低減できる利点がある。
特に、上記ガイドを、冷却ファンの後方に近接配置された駆動モータを支持する、建設機械の冷却ファン駆動モータのサポートにそなえさせることで、従来の冷却ファン駆動モータのサポートを利用した簡素な構成により、上記利点が得られるようになる。

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５の各図において、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。
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。

本発明の一実施形態にかかる建設機械について図１を参照して説明する。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に設置され種々の作業を行なう作業装置３の３つの部分で構成されている。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。

次いで、図２を参照して建設機械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２５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）。

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、クーリングパッケージ２４のラジエータ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。

エンジンルーム２Ｂを形成する機体壁面２１の下壁２３には、エンジンルーム２Ｂ内のオイルパン２６ａの底部に面してボトムガード２３Ａがそなえられており、このボトムガード２３Ａにより、オイルパン２６ａをはじめとするエンジンルーム２Ｂ内の機器が、地面から跳ね上げられた石などから保護されるようになっている。
ボトムガード２３Ａは、機体下壁２３にボルト４０により螺合され、機体下壁２３に対し取り外し可能になっている。オイルパン２６ａなどのメンテナンスを行なう際には、ボトムガード２３Ａを機体下壁２３から取り外すことにより形成される開口からメンテナンス作業が行なわれることとなる。

ボトムガード２３Ａは、ボトムガード本体２３Ｂとボトムガード本体２３Ｂに固定された整流箱２３Ｃとをそなえて構成される。ボトムガード本体２３Ｂは、機体下壁２３に形成された開口を塞ぐように、換言すればエンジンルーム２Ｂの内部を機外に対し遮蔽するように、機体下壁２３に取り付けられ、開口（冷却風排出開口）２３Ｂａを有している。
また、整流箱２３Ｃは、ボトムガード本体２３Ｂの面２３Ｂｃ（エンジンルーム２Ｂに向く面）に固定されている。上記取り付け状態において、整流箱２３Ｃは、オイルパン２６ａの下方に配置されることとなる。

そして、整流箱２３Ｃは、その入口２３Ｃａ（＝図４に示す斜面２３Ｃ−３の上縁及び側面２３Ｃ−４，２３Ｃ−５の上縁）が、機体への取り付け時に、冷却ファン２５の略外周に位置するように配置され、冷却ファン２５のファン軸流方向下流側に且つ冷却ファン２５からファン翼半径方向に対し所定の距離をあけて冷却ファン２５に近接して配置されている。

一方、機体上壁面（天井面）２２には、ラジエータルーム２Ｂａに面してその上壁面２２に開口部（導入開口）２２ｃが設けられるとともにメインエンジンルーム２Ｂｂに面してその上壁面２２に開口部（排出開口）２２ａが設けられている。そして、この排出開口２２ａを覆うようにして、機体本体上壁面２２の外側にはバルジ（膨出部）２２ｂが取り付けられている。

ここでは、上記排出開口２２ａは、上記のボトムガード２３Ａの冷却風導入口と同様に、冷却ファン２５の略外周に配置され、冷却ファン２５のファン軸流方向下流側に且つ冷却ファン２５からファン翼半径方向に対し所定の距離をあけて冷却ファン２５に近接して配置されている。
バルジ２２ｂは、ラジエータルーム２Ｂａ側が閉口する一方、ポンプルーム２Ｂｃ側の端部が開口する構造となっており、エンジンルーム排出口２２ａを介してエンジンルーム２Ｂから排出された冷却風は、バルジ２２ｂにより水平方向（完全に水平方向だけでなく略水平方向も含む）に且つファン軸流方向Ｙに対しラジエータルーム２Ｂａに設けられた冷却風導入口２２ｃとは反対側に向けて偏向された後、機外へと排出されるようになっている。

さて、冷却ファン２５は、モータ駆動式であり、油圧モータ（駆動モータ）２５ａの回転軸に直結され、この油圧モータ２５ａにより直接駆動されるようになっている。油圧モータ２５ａは、冷却ファン２５の後方（冷却風吐出側）に冷却ファン２５に近接して配置され、サポート５０（建設機械の冷却ファン駆動モータのサポート）を介して後述するシュラウドに支持されている。

油圧モータ２５ａのサポート及びクーリングパッケージの構造について図３を参照して説明する。図３は、サポート及びクーリングパッケージの構造を、冷却ファン，フィンガーガード及び油圧モータを取り外した状態で示す斜視図である。
クーリングパッケージ２４は、２つのコア（クーリングユニット）２４ａ，２４ａ（ここでは図３中で左側がラジエータ、右側がオイルクーラ）と、これらのコア２４ａが支持されエンジンルーム２Ｂの床面に立設／固定された左右一対のフレーム２４ｂ，２４ｂと、コア２４ａと冷却ファン２５（図２参照）との間に冷却ファン２５を囲うように設置され上記フレーム２４ｂに支持されるシュラウド２４ｃとをそなえて構成される。

シュラウド２４ｃは、主面２４ｃａ及びこの主面２４ｃａに垂直姿勢の４つの側面２４ｃｂをそなえた略箱型形状である。主面２４ｃａには円形の穴２４ｃｃが形成されており、この穴部２４ｃｃに嵌め込まれるようにして冷却ファン２５が設置される。
さて、サポート５０は、油圧モータ２５ａが取り付けられるモータ取付台５１と、このモータ取付台５１を挟んで上下に並ぶ一対のビーム（梁部材）５２−１，５２−２とをそなえて構成される。

モータ取付台５１は、上記のシュラウド２４ｃの穴２４ｃｃよりも小さな略平板矩形状のもので、その平面を鉛直方向に向けた姿勢で、シュラウド２４ｃの主面２４ｃａ及び冷却ファン２５に近接して配置される。モータ取付台５１の平面中央部には穴５１ａが形成されており、油圧モータ２５ａは、この穴５１ａに回転軸を挿通させた状態でモータ取付台５１のファン軸流方向下流側の面に固定され、油圧モータ２５ａの回転軸の先端は、冷却ファン２５のボスに接続されている。

各ビーム５２−１，５２−２は、帯状のプレート材を略Ｖ字状に折り曲げたような形状であり、水平姿勢の中央部５２ａと、この中央部５２ａの両端から相互間距離を漸増させて延びるような一対の腕部５２ｂ，５２ｂとを有する。上方ビーム５２−１は、腕部５２ｂを上に向けた姿勢で、中央部５２ａの下面をモータ取付台５１の上端縁に接続され、一方、下方ビーム５２−２は、腕部５２ｂを下に向けた姿勢で、中央部５２ａの上面をモータ取付台の下端縁に接続されている。

また、各腕部５２ｂの先端側は、さらにシュラウド２４ｃに向けて曲がった形状とされてシュラウド２４ｃの主面２４ｃａに接続されている。このようなビーム５２−１，５２−２の形状により、モータ取付台５１ひいては油圧モータ２５ａの本体が、シュラウド２４ｃ及び冷却ファン２５ａから若干の間隔をあけてビーム５２−１，５２−２，シュラウド２４ｃ及びフレーム２４ｂを介してエンジンルーム床面に支持されるようになっている。

そして、上方ビーム５２−１における腕部５２ｂ，５２ｂの相互間及び下方ビーム５２−２における腕部５２ｂ，５２ｂの相互間には、それぞれ、短冊形状の整流板（ガイド）５３が、その長手方向を水平方向に向けて掛け渡されている。ここでは、腕部５２ｂ，５２ｂの相互間に、手などを差し込めない程度の間隔をあけて複数の整流板５３が上下に並べられており、各整流板５３はその両端を腕部５２ｂ，５２ｂに例えば溶接などにより固定されている。

各整流板５３はそれぞれ冷却ファン２５ａから吐出された冷却風を冷却ファン２５ａの外周側に案内するような傾斜姿勢とされている。具体的には、上方ビーム５２−１の整流板５３は、冷却ファン２５ａから吐出された冷却風を整流し上方のエンジンルーム排出口２２ａ（図２参照）に向けて案内するよう、ファン軸流方向下流側に向けて上方に（ファン外周方向に）傾斜した姿勢とされている。一方、下方ビーム５２−２の整流板５３は、冷却ファン２５ａから吐出された冷却風を整流し下方の整流箱２３Ｃ（図２参照）の入口（整流箱２３Ｃ内に形成される風路の入口）２３ｃａに向けて案内するよう、ファン軸流方向下流側に向けて下方に（ファン外周方向に）傾斜した姿勢とされている。

整流板５３は、上述した通りビーム腕部５２ｂの相互間に掛け渡されていることから、ビーム５２−１，５２−２の補強材としても機能するようになっている。このため、整流板５３による補強分、各ビーム５２−１，５２−２の板厚は、従来の整流板を設けないものに比べて薄く設定されている。
なお、整流板５３はフィンガーガードとしても機能することから、整流板５３が設置された箇所については特にフィンガーガードは設けられていない。整流板５３が設置されていないモータ取付台５１の左右両側については、それぞれ、冷却ファン２５を覆うようにして図示しないフィンガーガードが設置されている。勿論、モータ取付台５１の左右両側についても部材５３を、フィンガーガードの代わりに且つビーム５２−１，５２−２の補強材として取り付けても良い。この場合、上方のビーム５２−１の図３中で左側のビーム腕部５２ｂと下方のビーム５２−２の図３中で左側のビーム腕部５２ｂとの間に掛け渡された部材５３が、手などを差し込めない程度の間隔をあけて左右方向に並べられ、同様に、上方のビーム５２−１の図３中で右側のビーム腕部５２ｂと下方のビーム５２−２の図３中で右側のビーム腕部５２ｂとの間に掛け渡された部材５３が手などを差し込めない程度の間隔をあけて左右方向に並べられる。

また、レイアウト的にモータ取付台５１の左右両側について現実的には手など入れることのできない機体であれば、かかる左右両側のフィンガーガード又は部材５３は不要である。
さて、ボトムガード２３Ａ及びバルジ２２ｂの構造を説明する。
先ず、図４を参照して、ボトムガード２３Ａの構造を説明する。図４は、ボトムガード２３Ａの模式的な斜視図であり、図中右上の矢印は、ボトムガード２３Ａの機体への取り付け状態における方向を示している。

ボトムガード本体２３Ｂは、四角形のプレート状の部材であり、そのファン軸流方向下流側寄りには上記冷却風排出開口２３Ｂａが形成されており、この冷却風排出開口２３Ｂａはエンジンルーム幅方向Ｘに長いスリット状に形成されている。また、ボトムガード本体２３Ｂの四隅には、機体下壁２３へ固定するための上記ボルト４０を挿通する穴２３Ｂｂが形成されている。

整流箱２３Ｃは、この冷却風排出開口２３Ｂａを、エンジンルーム幅方向Ｘ及びファン軸流方向Ｙの各方向に対し覆うようにしてボトムガード本体２３Ｂに固定されており、機体下壁２３への取り付け状態において、ファン軸流方向下流端となる鉛直面２３Ｃ−１、この鉛直面２３Ｃ−１の上端からファン軸流方向上流側に延びボトムガード本体２３Ｂと平行な姿勢の水平面２３Ｃ−２、この水平面２３Ｃ−２からファン軸流方向上流側に向けて上方の冷却ファン近傍へと延びる斜面２３Ｃ−３、及びエンジンルーム幅方向Ｘの端面である側面２３Ｃ−４，２３Ｃ−５からなる。側面２３Ｃ−４，２３Ｃ−５は、同一形状であり、上記面２３Ｃ−１〜２３Ｃ−３により形状が規定される部位Ｓ１とこの部位Ｓ１からファン軸流方向上流側に延びる部位Ｓ２とからなる。

次に、図５を参照して、冷却空気の導入口２２ｃ、エンジンルーム排出口２２ａ及びバルジ２２ｂの構造をさらに説明する。図５はエンジンルーム２Ｂの上部の構成を示す模式的な斜視図である。
冷却空気の導入口２２ｃ及びエンジンルーム排出口２２ａは、図５に示すように機体前後方向Ｘに長いスリット状の開口部として形成されている。またバルジ２２ｂは、エンジンルーム幅方向Ｘに長い略箱型の輪郭を有した形状であって、機体本体上壁面２２への取り付け状態においてエンジンルーム排出口２２ａと向き合う側が開口した形状とされ、上記取り付け状態においてファン軸流方向下流側の端面には、エンジンルーム幅方向Ｘに対し比較的短い形状（ここでは円形）の開口（排出穴）２２ｂａがエンジンルーム幅方向Ｘに沿って複数並設されている。

さて、再び図２を参照して説明すると、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、上記導入開口２２ｃ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、油圧モータ２５ａのサポート５０に設けられた整流板５３，エンジンルーム排出開口２２ａ及びボトムガード排出開口２３Ｂａを介して外部へと排出され、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。

つまり、本発明の冷却装置が、導入開口２２ｃ，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，整流板５３，排出開口２２ａ，バルジ２２ｂ及びボトムガード２３Ａをそなえて構成されているのである。
なお、エンジンルーム２Ｂに流入した冷却風の内のごく一部は、エンジン２６と油圧ポンプ２７との連結部２７ａと、メインエンジンルーム２Ｂｂとポンプルーム２Ｂｃとの仕切り壁２８との隙間を通ってポンプルーム２Ｂｃに流入する。このため、ポンプルーム２Ｂｃに面して機体本体壁面２１の上面２２及び下面２３にメッシュ状の開口２２ｄ，２３ｂがそれぞれ設けられており、ポンプルーム２Ｂｃに流入した冷却風は上記開口２２ｄ，２３ｂから機外へと排出されるようになっている。

本発明の一実施形態としての建設機械の冷却装置は、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、従来技術の課題として説明したように、一般的にクーリングパッケージの圧力損失が比較的大きくなるため、冷却ファン２５から送り出された冷却風の多くは、半径方向或いは旋回方向に流れ、直線的に或いは旋回しながらも略遠心方向に流れるようになる。

冷却ファン２５の吐出側近傍には、油圧モータ２５ａのサポート５０のビーム５２−１，５２−２に取り付けられた整流板５３が配置されており、冷却風をその略遠心方向への流れを生かしつつ整流板５３により整流する結果、冷却風は、エンジンルーム排出口２２ａ又はボトムガード２３Ａの整流箱２３Ｃの入口２３Ｃａへ向けて略直線的に流れるようになるとともに、巻き返りによる冷却風の逆流（エンジン２６から冷却ファン２５へと向かう冷却風の流れ）が抑制される。

したがって、冷却風は、エンジンルーム排出口２２ａ又は整流箱２３Ｃに速やかに流れ込むようになる。また、冷却風はファン遠心方向（ファン半径方向）へと略直線的に流れるようになることから、従来では冷却風の旋回方向への流れがビームにより阻害されることにより生じていた圧力損失を抑制できる。この結果、冷却風は、エンジンルーム排出口２２ａから又は整流箱２３Ｃを介して冷却風排出口２３Ｂａから、滑らかに機外へと排出されるようになるので、従来の油圧モータのサポートを利用した簡素な構成で冷却風の排出効率を向上させることができる。

このように冷却風の排出効率を向上させることができる結果、エンジンルーム２Ｂの開口面積を減少させて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の外部への漏洩、即ち騒音を抑制することが可能となり、また、冷却風の圧力損失を低減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可能となる。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、クーリングパッケージ２４の熱交換面積などの仕様を下げることが可能となる。

また、上述したように整流板５３がビーム５２−１，５２−２の補強材として機能することから、従来よりもビームの厚さを薄くでき、この分、コストの削減が可能となる。
さらに、冷却ファン２５の後方において、整流板５３が配置された箇所にはフィンガーガードが不要となる分、従来のように冷却ファン２５の後方が全体に渡ってフィンガーガードに覆われている場合に比べ、フィンガーガードの設置面積が減少し、冷却風がフィンガーガードを通過する際に発生する風切り音を低減できる。また、整流板５３により、冷却ファン２５の風切り音やエンジン音が機外に対し遮蔽されるようになるので、この点でも騒音を抑制できる。

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、上記実施形態では、各整流板５３はその両端をそれぞれ腕部５２ｂに固定されているが、各整流板５３の両端をそれぞれ腕部５２ｂにピン結合などにより回転可能に軸支させて、各整流板５３の傾斜角度を変更できるようにしても良い。これにより、例えば運転状態などに応じて冷却風の流れに変化が生じた場合でも、各整流板５３の傾斜角度を調整することで冷却風をエンジンルーム排出口２２ａ又は整流箱２３Ｃへ精度良く案内できるようになる。

本発明の第１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。 本発明の第１実施形態としての建設機械の冷却ファン駆動モータのサポート及び建設機械の冷却装置の構成を示す、エンジンルームの正面視による模式的な断面図である。 本発明の第１実施形態としての建設機械の冷却ファン駆動モータのサポート及びクーリングパッケージの構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態としてのボトムガードの構成を示す模式的な斜視図である。 本発明の一実施形態にかかるバルジの構成を示す模式的な斜視図である。 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。 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。 従来の冷却ファン駆動モータのサポート及びクーリングパッケージの構成を示す図であり，（ａ）は冷却ファン，フィンガーガード及び冷却ファン駆動モータを取り外した状態を示す斜視図、（ｂ）は冷却ファン，フィンガーガード及び冷却ファン駆動モータを取り付けた状態を示す斜視図である。 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、（ｂ）はエンジンルーム内が比較的広い場合の模式図である。 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。 （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。 （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。 従来の建設機械の冷却装置の構成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
２１ 機体本体
２２ 機体本体上壁
２３ 機体本体下壁
２３Ａ ボトムガード
２３Ｂ ボトムガード本体
２３Ｂａ 冷却風排出開口
２３Ｃ 整流箱
２２ａ エンジンルーム排出開口
２２ｂ バルジ
２２ｃ エンジンルーム導入開口
２４ クーリングパッケージ
２４ａ コア（クーリングユニット）
２４ｂ フレーム
２４ｃ シュラウド
２５ 冷却ファン
２５ａ 油圧モータ（冷却ファン駆動モータ）
２６ エンジン
２７ エンジンポンプ
５０ 建設機械の冷却ファン駆動モータのサポート
５１ モータ取付台
５２−１，５２−２ ビーム（梁部材）
５２ａ ビームの中央部
５２ｂ ビームの腕部
５３ 整流板（ガイド）

Claims (8)

1. クーリングユニット，該クーリングユニットに冷却風を供給するための冷却ファン及び該冷却ファンに近接配置され該冷却ファンを駆動する駆動モータが、ファン軸流方向の上流側からこの順に配置された建設機械のエンジンルームにおいて、該駆動モータを支持する、建設機械の冷却ファン駆動モータのサポートであって、
   該冷却ファンから吐出された冷却風を、該冷却ファンの外周側に案内するガイドがそなえられた
   ことを特徴とする、建設機械の冷却ファン駆動モータのサポート。
2. 該クーリングユニットと該冷却ファンとの間に該冷却ファンを囲うように設置されたシュラウドに支持された
   ことを特徴とする、請求項１記載の建設機械の冷却ファン駆動モータのサポート。
3. 該駆動モータが取り付けられるモータ取付台と、
   該モータ取付台を挟むようにして配置される一対の梁部材とをそなえて構成され、
   上記の一対の梁部材は、
   該モータ取付台に接続される中央部と、該中央部の両端部からそれぞれ該シュラウドへ向けて延び該シュラウドに接続される一対の腕部とを有し、
   該ガイドは、短冊状に形成され、該腕部の相互間に掛け渡されるようにして取り付けられた
   ことを特徴とする、請求項２記載の建設機械の冷却ファン駆動モータのサポート。
4. 該ガイドが、該腕部に回転可能に取り付けられたことを
   ことを特徴とする、請求項３記載の建設機械の冷却ファン駆動モータのサポート。
5. 上記の一対の梁部材が、該モータ取付台を挟んで上下に並べられた
   ことを特徴とする、請求項３又は４記載の建設機械の冷却ファン駆動モータのサポート。
6. エンジンルームの内部に形成される冷却風通路と、該エンジンルーム内に設置されるクーリングユニットと、該クーリングユニットの後方に設置される冷却ファンと、該冷却ファンを駆動し該冷却ファンの後方に近接配置された駆動モータとをそなえて構成された、建設機械の冷却装置において、
   該エンジンルームを内部空間として形成する機体壁面に対し該冷却ファンの略外周に形成された冷却風の排出口と、
   請求項１〜５の何れか1項に記載のサポートのガイドとをそなえ、
   該冷却ファンから吐出された冷却風が、該サポートのガイドにより、上記の冷却風の排出口に向けて案内されるよう構成された
   ことを特徴とする、建設機械の冷却装置。
7. エンジンルームの内部に形成される冷却風通路と、該エンジンルーム内に設置されるクーリングユニットと、該クーリングユニットの後方に設置される冷却ファンと、該冷却ファンを駆動し該冷却ファンの後方に近接配置された駆動モータとをそなえて構成された、建設機械の冷却装置において、
   該エンジンルームを内部空間として形成する機体壁面に対し該冷却ファンの略外周に形成された冷却風の排出口と、
   該排出口に該冷却風を案内する風路と、
   請求項１〜５の何れか1項に記載のサポートのガイドとをそなえ、
   該冷却ファンから吐出された冷却風が、該サポートのガイドにより、該風路の入口に向けて案内されるよう構成された
   ことを特徴とする、建設機械の冷却装置。
8. 建設機械のエンジンルーム内においてクーリングユニット後方の冷却ファンの吐出側に該冷却ファンに近接配置され、
   該冷却ファンから吐出された冷却風を、該冷却ファンの外周側に案内する
   ことを特徴とする、建設機械の冷却風ガイド。

Images