JP2005299182A

JP2005299182A - 建設機械のスイングフレーム及び建設機械のエンジンルーム

Info

Publication number: JP2005299182A
Application number: JP2004115708A
Authority: JP
Inventors: Seiya Kuginuki; 勢也釘貫
Original assignee: Caterpillar Mitsubishi Ltd; Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd
Current assignee: Caterpillar Japan Ltd; Caterpillar Mitsubishi Ltd
Priority date: 2004-04-09
Filing date: 2004-04-09
Publication date: 2005-10-27

Abstract

【課題】建設機械のスイングフレーム及び建設機械のエンジンルームにおいて、冷却風の圧力損失を低減できるようにする。
【解決手段】
上部旋回体の前後方向に沿って設けられ作業装置の基端部を上下揺動可能に支持する左右一対のメインレール３２Ａ，３２Ｂの内、ファン軸流方向上流側のメインレール３１Ａに沿って冷却風を機外へと排出するための風路Ｓが設けられ、上記の上流側のメインレール３１Ａが、風路Ｓを内部に形成するダクト壁面の少なくとも一部として使用される。
【選択図】図１

Description

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、上部旋回体の前後方向に沿って設けられ作業装置の基端部を上下揺動可能に支持する左右一対のメインレールを有する、建設機械のスイングフレーム、及びその上方に形成されるエンジンルームに関する。

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５に示すように、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なう作業装置３との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。

エンジンルーム２Ｂ内には、エンジンや油圧ポンプ等の機器が配設され、エンジンによる油圧ポンプの駆動により発生した油圧によって作業装置３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や油圧ポンプ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、エンジンルーム内にファンが設置され、このファンによって吸入した外気（冷却風）により、クーリングパッケージを流れるエンジン冷却水や作動油が冷却される（特許文献１参照）。

以下、図５及び図６を参照して、冷却風の流れについて説明する。図６は、上部旋回体の底部をなすスイングフレームの機体後方について示す図であって、この上方空間が、図示しない建屋カバーに囲われてエンジンを収容するエンジンルームとして形成される。
図中の符号１３２Ａ，１３２Ｂは、機体前後方向に沿って設けられ作業装置の基端部（ブームフート）を軸支する左右一対のメインフレームであり、エンジン（図示略）はこのメインフレーム１３２Ａ，１３２Ｂの相互間に配置される。

そして、図６中で手前のメインフレーム１３２Ａを挟んで、エンジンの向かいには、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が設置されており、図示しないファンによって、機外より矢印Ｆ₁〜Ｆ₃で示すようにエンジンルーム内に吸引された冷却風は、クーリングパッケージ２４を通過する際に、上述したようにクーリングパッケージ２４のコア内を流れるエンジン冷却水や作動油を冷却する。

ここで、クーリングパッケージ２４の周囲には、その前方にシートメタルＷ₁が配置され、その右側（冷却風流れ方向下流側）に、エンジンとの仕切壁Ｗ₂及びメインフレーム１３２Ａのサイドプレート１３２Ａａが位置し、その後方にカウンタウェイト２Ａが配置され、その下方にボトムガードＷ₃が配置されている。このようにクーリングパッケージ２４は、シートメタルＷ₁，仕切壁Ｗ₂，メインフレーム１３２Ａ，カウンタウェイト２Ａ及びボトムガードＷ₃により囲われているため、クーリングパッケージ２４を通過した冷却風は、矢印Ｆ₄〜Ｆ₈で示すような上方への流れを余儀なくされ、図示しないエンジンフードに設けられた開口より機外へと排出される。
特開２０００−１４４８０２号公報

このように、上記従来技術では、クーリングパッケージ２４を通過した冷却風は、その直進運動を仕切壁Ｗ₂やメインフレームサイドプレート１３２Ａａにより阻まれ、これらの仕切壁Ｗ₂やメインフレームサイドプレート１３２Ａａに衝突した後、上方への流れを余儀なくされるため、冷却風の圧力損失が大きく、ファン本来の冷却風排出性能が出せない。このため、上記従来技術には、冷却風の排出効率が低いという課題がある。

本発明はこのような課題に鑑み創案されたもので、冷却風の圧力損失を低減できるようにした、建設機械のスイングフレーム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、該上部旋回体の前後方向に沿って設けられ作業装置の基端部を上下揺動可能に支持する左右一対のメインレールを有し、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及び上記の一対のメインレールよりも該ファン軸流方向上流側に位置設定されたクーリングパッケージを上方に配置される、建設機械のスイングフレームであって、上記の一対のメインレールの内の該ファン軸流方向上流側のメインレールに沿って冷却風を機外へと排出するための風路が設けられ、上記の上流側のメインレールが、該風路を内部に形成するダクト壁面の少なくとも一部として使用さ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スイングフレームは、請求項１記載の建設機械のスイングフレームにおいて、上記の上流側のメインレールが閉断面構造を有し、上記の上流側のメインレールの該クーリングパッケージに向かい合う壁面の所定箇所に開口が設けられ、該風路が、該開口を入口として、該メインレールの該閉断面内の空間により構成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エンジンルームは、クーリングパッケージ及び該クーリングパッケージを冷却するための冷却風を流通させる冷却ファンを収容する、建設機械のエンジンルームであって、上記の請求項１又は２記載のスイングフレームの上方に形成され、上記のファン軸流方向上流側のメインレールよりも該ファン軸流方向上流側に該クーリングパッケージが配置されたことを特徴としている。

本発明によれば、左右一対のメインレールの内のファン軸流方向上流側のメインレールに沿って冷却風を機外へと排出するための風路が設けられ、この風路を内部に形成するダクト壁面の少なくとも一部に、上記の上流側のメインレールが使用されるので、上部旋回体の前後方向に沿って設けられるメインレールを利用してクーリングパッケージを通過した冷却風を機外へと排出することができ、簡素な構成で冷却風の圧力損失を低減できる利点がある。

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。
図１〜図３は本発明の一実施形態について説明するための図であって、図１はそのスイングフレームの構成を示す模式的な斜視図、図２はそのエンジンルームの構成を示す模式的な断面図、図３はその建設機械の構成を示す模式的な平面図、図４は変形例の構成を示す模式的な断面図であって図２のＸ部に対応する図である。また、従来技術の説明に使用した図５についても流用して本実施形態の説明に使用する。

なお、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が、本発明は、油圧ショベルに限定されず、ホイールローダ，クレーンなどの種々の建設機械に適用しうるものである。
本発明の一実施形態にかかる建設機械は、従来と同様に図５に示すように、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なう作業装置３との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が配置されており、エンジンルーム２Ｂは、上部旋回体２の底部をなして下部走行体１に旋回可能に取り付けられたスイングフレーム３０（スイングフレーム３０については後述する）上方に形成される。
以下、図１〜図３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２Ｂ及びスイングフレーム３０について説明する。

図２に示すように、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、その軸流方向が上記機体左右方向に一致するような姿勢で設置されており、上方のエンジンフード２２にラジエータルーム２Ｂａに面して形成された吸入口２２ａから外気を吸入し、この外気を、冷却風として、エンジンルーム２Ｂに流通させるようになっている。

冷却ファン２５は、図２において左側となるような方向に冷却風を送りだすようになっている。エンジンフード２２には、上述した吸入口２２ａが設けられる一方、メインエンジンルーム２Ｂｂに面して冷却風の排出口２２ｂが設けられるとともにポンプルーム２Ｂｃに面して冷却風の排出口２２ｃが設けられている。
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、油圧モータなどの油圧駆動式又は電動モータなどの電動駆動式でも良い。

そして、冷却ファン２５の軸流方向上流側（図２中で右側）であって、後述するメインレール３２Ａ，３２Ｂよりもファン軸流方向上流側には、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が設置されており、機外から冷却ファン２５の作動によりエンジンルーム２Bに吸引された冷却風は、クーリングパッケージ２４を通過する際に、クーリングパッケージ２４のコア内を流通するエンジン冷却水や作業装置の作動などに使用される作動油を冷却するようになっている。

また、エンジン２６のファン軸流方向下流側（図２中で左側）には、上記作動油を圧送するための油圧ポンプ２７が設置されている。この油圧ポンプ２７はエンジン駆動式でありエンジンクランク軸に連結されている。
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。

スイングフレーム３０は、エンジンルーム２Ｂ（上部旋回体２）の底部（床面）をなすフレーム本体３１と、機体（上部旋回体２の）左右方向中央にファン軸流方向に対し所定の間隔をあけて配置される左右一対の（２つの）メインレール３２Ａ，３２Ｂとをそなえて構成されている。
各メインレール３２Ａ，３２Ｂは、それぞれ、フレーム本体３１に立設され、機体前後方向に沿って設けられており、その機体前方の端部３２Ａａ，３２Ｂａは、機外へ露出して作業装置３の基端部（ブームフート３Ａ）を上下方向に揺動可能に軸支している。

上記クーリングパッケージ２４の周囲には、上述した従来技術と同様に、その前方にシートメタルＷ₁が配置され、その冷却風流れ方向下流側に、エンジン２６との仕切壁Ｗ₂及びメインレール３２Ａ，３２Ｂが配置され、その後方にカウンタウェイト２Ａが配置され、その下方にボトムガードＷ₃が配置され、その上方にエンジンフード２２が配置されている。

メインレール３２Ａ，３２Ｂは、ブームフート３Ａを軸支するものであるから高い剛性が要求され、このような要求を満たすべく、ここでは、メインレール３２Ａ，３２Ｂは、図２に示すようにその３辺Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃及びフレーム本体３１からなる閉断面構造を有している。そして、メインレール３２Ａ，３２Ｂの内、ファン軸流方向上流側のメインレール３２Ａには、そのクーリングパッケージ２４側の壁面に開口３２Ａａが（ここではエンジンルームの略全幅に亘って）形成されるとともに、また、機外に露出する機体前側の端面に開口３２Ａｂが形成されている。
これにより、上記開口３２Ａａを入口とし上記開口３２Ａｂを出口とする冷却風の風路が、閉断面構造のメインレール３２Ａの内部空間Ｓと一体に形成されることとなる。

本発明の一実施形態としての建設機械のスイングフレームは、上述したように構成されており、クーリングパッケージ２４を通過した冷却風の多くは、エンジンルーム２Ｂ内に配置されてメインレール３２Ａの機体後側に設けられた冷却風の取り入れ用の開口３２Ａａからメインレール３２Ａの閉断面内部空間（風路）Ｓに入り、この風路Ｓにより案内され、メインレール３２Ａの機体前側に設けられた冷却風の吐き出し用の開口３２Ａｂから機外へと排出される。

このエンジンルーム２Ｂを挿通する風路Ｓの設置を、メインレール３２Ａを利用することで容易に構成することができる。
この風路Ｓにより、クーリングパッケージ２４を通過した冷却風が案内され、機外へと滑らかに排出されるので、冷却風の圧力損失が低減して冷却風の排出効率が向上する。したがって、簡素な構成により、冷却風量の増加ひいてはエンジン冷却水や作動油に対するクーリング能力の向上が得られ、又は、クーリングパッケージ２４や冷却ファン２５を小型化することができる。また、冷却ファン２５が、エンジン駆動式ではなく（エンジンに連結されてなく）、油圧モータもしくは電動モータなどに駆動されるものであれば、ファン回転速度はエンジン回転速度に左右されないのでファン回転速度を従来よりも低回転速度とすることができ、省エネルギー化を図ることができる。
なお、クーリングパッケージ２４を通過した冷却風の一部は、従来と同様に、エンジンフード２２に設けられた排出口２２ｂ，２２ｃから排出される。

本発明の建設機械の建設機械のスイングフレームは、上記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することが可能である。
例えば、風路Ｓの排出口３２Ａｂをメインレール３２Ａの前面に設けたが、排出口は機外に面して設けられていれば良く、メインレール３２Ａの前面に設けるかわりに、メインレール３２Ａの側面や上面などに、図１に二点鎖線で示すような排出口３２Ａｃ又は排出口３２Ａｄを設けても良い。

また、上記実施形態では、メインレール３２Ａの閉断面空間内に風路Ｓを形成した例を説明したが、上記風路Ｓは、ファン軸流方向上流側のメインレール３２Ａに沿って冷却風を機外へと排出するためのものであり、メインレール３２Ａの所定部位が、この風路Ｓを内部に形成するダクト壁面の少なくとも一部として使用されていれば良く、したがって、図４に示すように構成してもよい。

この構成では、トッププレートＰ_TとこのトッププレートＰ_Tの中央に垂直姿勢で一端を固定されたサイドプレートＰ_Sとからなる断面形状がＴ字状のＴ字鋼を、トッププレートＰ_Tを水平姿勢とし且つトッププレートＰ_Tを上方に向けて、サイドプレートＰ_Sの他端を、スイングフレーム本体３１に固定することにより、メインレール３２Ａが構成されている。そして、追加プレート３３が、垂直姿勢で、その上縁を、トッププレートＰ_Tのファン軸流方向上流側の端部に接続されるとともに、その下端をスイングフレーム本体３１に接続されている。この追加プレート３３は、スイングフレーム３０の全長にわたって設けられ、クーリングパッケージ２４に面して冷却風の取り入れ用の開口３３ａが設けられ、機体前側の機外へと露出する箇所に冷却風の吐き出し用の開口（図示略）が設けられている。このような構成により、追加プレート３３，トッププレートＰ_T，サイドプレートＰ_S及びスイングフレーム本体３１の間に、上記の取り入れ用の開口３３ａを入口とし、上記の吐き出し用の開口を出口とする冷却風の風路Ｓが、メインレール３２Ａに沿って形成されることとなる。

また、上記実施形態では、従来と同様にエンジンフード２２に排出口２２ｂ，２２ｃを設けているが、メインレール３２Ａ内の風路Ｓにより冷却風が排出されることから、これらの排出口２２ｂ，２２ｃを削除することも可能である。

本発明の一実施形態のスイングフレーム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エンジンルームの構成を示す模式的な断面図である。本発明の一実施形態にかかる建設機械の構成を示す模式的な平面図である。本発明の一実施形態の変形例の構成を示す模式的な断面図であって図２のＸ部に対応する図である。一般的な建設機械の全体構成を示す模式的な斜視図である。従来技術の課題を説明するための図であって、クーリングパッケージ周辺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
２Ｂエンジンルーム
３作業装置
２４クーリングパッケージ
２５冷却ファン
３０スイングフレーム
３１Ａ，３１Ｂメインレール
Ｓ風路（メインレール３１Ａの内部空間）
３２Ａａ，３２Ａｂ，３２Ａｃ，３２Ａｄ，３３ａ開口

Claims

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、該上部旋回体の前後方向に沿って設けられ作業装置の基端部を上下揺動可能に支持する左右一対のメインレールを有し、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及び上記の一対のメインレールよりも該ファン軸流方向上流側に位置設定されたクーリングパッケージを上方に配置される、建設機械のスイングフレームであって、
上記の一対のメインレールの内の該ファン軸流方向上流側のメインレールに沿って冷却風を機外へと排出するための風路が設けられ、
上記の上流側のメインレールが、該風路を内部に形成するダクト壁面の少なくとも一部として使用された
ことを特徴とする、建設機械のスイングフレーム。
上記の上流側のメインレールが閉断面構造を有し、上記の上流側のメインレールの該クーリングパッケージに向かい合う壁面の所定箇所に開口が設けられ、該風路が、該開口を入口として、該メインレールの該閉断面内の空間により構成された
ことを特徴とする、請求項１記載の建設機械のスイングフレーム。
クーリングパッケージ及び該クーリングパッケージを冷却するための冷却風を流通させる冷却ファンを収容する、建設機械のエンジンルームであって、
上記の請求項１又は２記載のスイングフレームの上方に形成され、上記のファン軸流方向上流側のメインレールよりも該ファン軸流方向上流側に該クーリングパッケージが配置された
ことを特徴とする、建設機械のエンジンルーム。