JP2007085010A - 作業機械のエンジンルーム構造 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン等の冷却効率の向上を図りつつ騒音をより低減することのできる作業機械のエンジンルーム構造を提供する。
【解決手段】熱交換器１、冷却ファン２およびエンジン３を収納してなるエンジンルーム４を備える作業機械のエンジンルーム構造であって、エンジンルーム４を、熱交換器１を隔壁として箱状の二室４ａ，４ｂに分割し、この分割された二室４ａ，４ｂのそれぞれに、エンジンルーム４の内側と外側とを繋ぐ空気口８ｂ，８ｃ，８ｄ，３０ｂ；８ａ，１０ａ，３０ａを設け、前記二室４ａ，４ｂのうち冷却ファン２とエンジン３とが配される一室側４ａに、熱交換器１と当該一室側４ａの空気口８ｂ，８ｃ，８ｄ，３０ｂとを結ぶ方向に沿って、板材１６，２２，２５，３６の両面あるいは片面に吸音材１７，２３，２６，３７を装着してなる吸音ブレード１５，２０，２４，３５を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば油圧ショベル等の作業機械のエンジンルーム構造に関するものである。

従来、エンジン等の冷却効率の向上を図りつつ騒音低減を図るようにされた建設機械が、例えば特許文献１にて提案されている。この特許文献１に係る建設機械においては、エンジンやラジエータ冷却用のファンなどが収容されるエンジンルームの上面部を構成するボンネット（エンジンフード）の内面に吸音材を貼り付けるとともに、この吸音材と前記エンジンとの間に空気流路を形成することにより、エンジン音やファン音、風切り音等の騒音をその吸音材で吸収するようにされている。また、前記空気流路を通過した空気を放出させるための開口を前記ボンネットにおけるエンジンの反ファン側よりも後方位置に設けることにより、エンジンルーム内の熱気を効率良く排出するようにされている。

特開２００３−２０１７２０号公報

しかしながら、前記特許文献１に係る建設機械では、エンジン音やファン音、風切り音等の騒音をボンネットの内面に貼り付けられた吸音材の下側一面のみで吸収する構成とされているために、吸音量が少なく、騒音低減を十分に図ることができないという問題点がある。

本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、エンジン等の冷却効率の向上を図りつつ騒音をより低減することのできる作業機械のエンジンルーム構造を提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、本発明による作業機械のエンジンルーム構造は、
熱交換器、冷却ファンおよびエンジンを収納してなるエンジンルームを備える作業機械のエンジンルーム構造であって、
前記エンジンルームを、前記熱交換器を隔壁として箱状の二室に分割し、
この分割された二室のそれぞれに、前記エンジンルームの内側と外側とを繋ぐ空気口を設け、
前記二室のうち前記冷却ファンとエンジンとが配される一室側に、前記熱交換器と当該一室側の前記空気口とを結ぶ方向に沿って、板材の両面あるいは片面に吸音材を装着してなる吸音ブレードを設けることを特徴とするものである（第１発明）。

本発明において、前記エンジンルームの上部にエンジンフードを設け、前記吸音ブレードは、前記エンジンフードまたはそのエンジンフードを支える上部フレームに支持されているのが好ましい（第２発明）。

また、本発明において、前記エンジンルームの下部に、前記エンジンが載置される主フレームと、当該エンジンルームの下側を覆うアンダカバーとを有し、前記吸音ブレードは、前記主フレームまたはアンダカバーに取着されているのが好ましい（第３発明）。

本発明によれば、冷却ファンの駆動により生じるエンジンルーム内の空気の流れに沿って配置される板材とその板材の両面あるいは片面に装着される吸音材とを備えてなる吸音ブレードがエンジンの周囲に配置されるので、この吸音ブレードが整流効果を生み、エンジンルーム内の熱気を効率よく排出することができて冷却効率の向上を図ることができ、また吸音材による吸音面を従来よりも増加することができて騒音をより低減することができる。ここで、エンジンルームの上部に設けられるエンジンフードまたはそのエンジンフードを支える上部フレームに吸音ブレードが吊り下げ支持される構成を採用することにより、エンジンの透過音を効果的に抑制することができる。また、例えば、油圧ショベルにおいて、エンジン下方のオイルパン近傍には、エンジンの整備性確保のために、エンジンにアクセスし易いよう所要の空間が設けられている。さらに、エンジン下方の空間は主フレーム（作業機フレーム）を構成する縦板に挟まれた空間であり、またオイルパン形状もエンジンオイルを効率よく蓄える略直方体形状であって、当該空間では空気の流れを非常に乱している。したがって、エンジン下方に空気の流れる方向に沿って吸音ブレードを配置することによって、より高い吸音効果が得られるとともに、通気抵抗の大幅な削減を図ることができる。なお、エンジン下方に吸音ブレードを配置するにあたっては、エンジン整備時の作業性を損なわないようにするために、主フレームまたはアンダカバーに吸音ブレードを着脱可能な構造とするのが好ましい。

次に、本発明による作業機械のエンジンルーム構造の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態は、作業機械として油圧ショベルに本発明が適用された例であるが、それ以外の作業機械のエンジンルーム構造に適用できるものである。

図１には、本発明の一実施形態に係るエンジンルームの概略構造説明図で、上部旋回体の後方よりその内部を見た図（ａ）および（ａ）におけるＡ−Ａ視断面図（ｂ）がそれぞれ示されている。また、図２には、上部旋回体の左方より見たエンジンルーム内の構造の要部を表わす図が示されている。

本実施形態において、熱交換器１や冷却ファン２、エンジン３等が収容されるエンジンルーム４は、油圧ショベルにおける上部旋回体の後部寄りに設けられており、上部旋回体の略中心部に配される主操作弁５とエンジン３とを仕切る隔壁６と、上部旋回体の後端部に取着されるカウンタウエイト７の内側壁面と、上部旋回体の上部に配される外装パネル３０と、上部旋回体の下面側に配されるアンダカバー９と、上部旋回体の左側部および右側部にそれぞれ配される左サイドカバー１０および右サイドカバー１１とに取り囲まれて概略箱体形状に形成されている。

ところで、前記外装パネル３０は、その上部に開閉可能なエンジンフード８を取り付けるために、一部が開口された構造となっており、その開口部の周囲に上部フレーム３１が設けられている。この上部フレーム３１は、エンジンフード８の重量を支えるとともに、外装パネル３０の変形を防止する役割を持っている。この上部フレーム３１には、エンジンフード８の開閉のためのヒンジ部３８が設けられている。なお、エンジンフード８は、前記エンジン３の上方部に、平面視において、ほぼエンジン３を囲うように取り付けられている。

前記エンジンルーム４内には、上部旋回体の主要構成部材であって作業機（図示省略）を支持する作業機フレーム１２を構成する一対の縦板１２ａ，１２ａ（本発明の「主フレーム」に対応する。）が、前記隔壁６を貫くように設けられている。また、前記縦板１２ａ，１２ａから図１の左右に前記アンダカバー９等が設けられている。なお、本発明における「主フレーム」は、後述するようにエンジン３を支持する構造部材であればよく、本実施形態の作業機フレーム１２に限定されるものではない。

前記エンジン３は、図１（ａ）に示されるように、前記一対の縦板１２ａ，１２ａの上方位置でその前部を上部旋回体の左側に向けて配置され、エンジンマウント（図示省略）を介してその一対の縦板１２ａ，１２ａに支持されている。このエンジン３の前部側には前記冷却ファン２が回転可能に取り付けられ、後部側には油圧ポンプ１３が取り付けられ、これら冷却ファン２および油圧ポンプ１３はいずれもエンジン３により回転駆動されるようになっている。このエンジン３の下部には、エンジン３の後方に向けて傾斜する傾斜面を有する船底形状のオイル溜め部が形成されてなるオイルパン３ａが取り付けられている。ここで、このオイルパン３ａは、そのオイル溜め部が前記一対の縦板１２ａ，１２ａの間に挟まれる位置関係となっている。

前記熱交換器１は、ラジエータやオイルクーラ、アフタークーラ、燃料クーラ、エアコンディショナ用コンデンサ等を総称するものであって、前記冷却ファン２の前方にファンシュラウド１４を介して配置されている。この熱交換器１は、図１の左側に偏った位置において、アンダカバー９やエンジンルーム４の側壁側に設けられた取付金具３２等により固設されている。この熱交換器１の取付金具３２等は、熱交換器１の図１において右側および左側の空気の流れを阻止する目的で、隙間が生じない構造をとっている。また、熱交換器１の上部においては、前記エンジンフード８が開閉自在に設けられているため、ゴム等の弾性体３３を熱交換器１に直接または熱交換器１の取付金具の周囲に設けることにより、エンジンルーム４内での図１において左右間の空気の流れを阻止している。このような構成とすることで、熱交換器１がエンジンルーム４内で隔壁の役割を果たし、エンジンルーム４内で図１において左右の空気の流れを効率良く受けることから、熱交換器１の冷却効率を高めることができる。

本実施形態において前記エンジンルーム４は、熱交換器１を隔壁として箱状の二室４ａ，４ｂに分割されており、この分割された二室４ａ，４ｂのうち、冷却ファン２とエンジン３とが配される一室側４ａには、エンジンルーム４の内側と外側とを繋ぐ空気口としての排気口８ｂ，８ｃ，８ｄ，３０ｂが設けられ、他室側４ｂには、エンジンルーム４の内側と外側とを繋ぐ空気口としての吸気口８ａ，１０ａ，３０ａが設けられる。

ここで、前記空気口の配置について、より詳細に説明する。前記エンジンフード８の一端部（エンジン３の前方向側端部）には所要の小孔が穿設されて吸気口８ａが形成され、前記左サイドカバー１０にはルーバ状の吸気口１０ａが形成され、外装パネル３０の一側（エンジン３の前方側）には所要の小孔が穿設されて吸気口３０ａが形成され、これら吸気口８ａ，１０ａ，３０ａからエンジンルーム４内に外気が取り込まれるようになっている。また、前記エンジンフード８の中間部および他端部にもそれぞれ所要の小孔が穿設されており、熱交換器１による熱交換が行われた後の空気をエンジンルーム４内からそのエンジンフード８の上方に向けて排出するための排気口８ｂ，８ｃ，８ｄがそれぞれ形成されている。さらに、外装パネル３０の他側（エンジン３の後方側）にも所要の小孔が穿設されて排気口３０ｂが形成され、この排気口３０ｂからも熱交換後の空気が排出されるようになっている。

前記エンジン３のオイルパン３ａの近傍には、図２に示されるように、そのオイルパン３ａを挟み込むように配される一対の吸音ブレード１５，１５と、オイルパン３ａの直下においてその一対の吸音ブレード１５，１５に挟まれるように配される同様の吸音ブレード１５とが設けられている。各吸音ブレード１５は、図１（ａ）に示されるように、オイルパン３ａに干渉しないようにそのオイルパン３ａの形状に沿わせた形状とされており、同図（ｂ）に示されるように、冷却ファン２の回転により生じるエンジンルーム４の下部における空気の流れを整流する板材１６と、この板材１６の少なくとも片側一面に装着される吸音材１７とを備えて構成されている。

前記板材１６は、その長さ方向をエンジン３の前後方向に一致させるとともに、その幅方向をオイルパン３ａに向けた状態で、前記一対の縦板１２ａ，１２ａの間に架設されている。こうして、熱交換器１を通過後にエンジン３の下方に流れ込んできた空気を整流して後流側へと案内するようにされている。また、この板材１６は、吸音ブレード１５全体がアンダカバー９のやや上方に浮かせた状態で配置されるように、前記一対の縦板１２ａ，１２ａの間に架設されている。こうして、吸音材１７とアンダカバー９との間に所要の隙間ｔ（図１（ｂ）参照）を設けることにより、万一、オイルパン３ａからのオイル漏れや雨水によってアンダカバー９上にオイルや水が溜まったとしても、吸音材１７がそのアンダカバー９上のオイルや水に浸ることがないようにされている。さらに、この板材１６の両端部は一対の縦板１２ａ，１２ａの内側面に固定される一対のＬ字状金具１８，１８′にボルト１９によって締着されており、そのボルト１９の着脱によって吸音ブレード１５の着脱が行えるようになっている。こうして、エンジン３の整備時には吸音ブレード１５を容易に取り外すことができて、作業性が損なわれることがないようにされている。なお、図示による説明は省略するが、アンダカバー９において、エンジン３に対応する部位は着脱可能な構造となっており、かかる部位を取り外すことによって、エンジン３の下部（オイルパン３ａ）に容易にアクセスすることができる。

前記吸音材１７は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）不織布を主材として構成されるものであって（後述の吸音材２３，２６，３７についても同様）、前記板材１６の右側面または左側面あるいは左右両側面にそれぞれ接着剤等の固着手段によって固着されている。

このように、本実施形態では、空気の流れが非常に乱れているオイルパン３ａ近傍の空間に整流機能と吸音機能とを兼備する吸音ブレード１５が配置されているので、より高い吸音効果が得られるとともに、通気抵抗の大幅な削減を図ることができ、低騒音化とヒードバランス温度の低減とをより効果的に図ることができる。

なお、本実施形態においては、前記吸音ブレード１５が一対の縦板１２ａ，１２ａに取着されているが、前記吸音ブレード１５をアンダカバー９に取着する態様もあり得る。この場合、前記板材１６はアンダカバー９に取り付けられ、前記吸音材１７はアンダカバー９との間に前述と同様に所要の隙間ｔ（図１（ｂ）参照）を設けてその板材１６に装着される。

前記エンジン３とエンジンフード８との間には、図２に示されるように、そのエンジンフード８に吊り下げ支持される吸音ブレード２０が配されている。この吸音ブレード２０は、エンジンフード８の内面から垂設される一対の脚部材２１，２１に固定されて水平に配置され、冷却ファン２の回転により生じるエンジンルーム４の上部における空気の流れを整流する板材２２と、この板材２２の少なくとも片側一面に装着される吸音材２３とを備えて構成されている。ここで、前記吸音材２３は、板材２２の上面および下面にそれぞれ接着剤と結合ピン（図示省略）とを組み合わせた固着手段により固着されている。したがって、万一、接着剤が劣化して接着力が著しく低下したとしても、結合ピンによって吸音材２３を保持することができ、吸音材２３のエンジン３上への落下が防止される。

前記カウンタウエイト７の内側には、エンジン３の左側面に対応するように所要の大きさの凹部７ａが形成され、この凹部７ａ内には吸音ブレード２４が上下方向に所要の間隔を存して所要の段数（本実施形態では３段）をもって配置されている。各吸音ブレード２４は、エンジン３の前後方向に延びて冷却ファン２の回転により生じるエンジンルーム４の左側部における空気の流れを整流する板材２５と、この板材２５の両面（上下両面）に装着される吸音材２６とを備えて構成されている。前記板材２５は、その長さ方向をエンジン３の前後方向に一致させるとともに、その幅方向を水平方向に一致させた状態で、その一側辺部が前記凹部７ａの内面に溶接等によって固着されている。また、前記吸音材２６は、前記板材２５の上面または下面あるいは上下両面にそれぞれ接着剤等の固着手段によって固着されている。

このように、本実施形態においては、前記一室側４ａに、熱交換器１と当該一室側４ａの空気口（排気口８ｂ，８ｃ，８ｄ，３０ｂ）とを結ぶ方向に沿って、吸音ブレード１５，２０，２４が設けられている。つまり、吸音ブレード１５，２０，２４の長手方向はエンジン３の前後方向（クランクシャフトの軸線方向）に沿って設けられることになり、冷却ファン２からエンジン３に向かい、エンジン３の周囲に流れる空気の流れをエンジン後部付近まで整えることができる。

なお、本実施形態において、エンジンルーム４を構成する部材、すなわち隔壁６やカウンタウエイト７、エンジンフード８、アンダカバー９、左サイドカバー１０、右サイドカバー１１、外装パネル３０等の部材の内側面には、図示されない吸音材が可能な限り貼り付けられている。

以上に述べたように構成されるエンジンルーム４においては、冷却ファン２の回転により、吸気口８ａ，１０ａ，３０ａから吸い込まれた空気が熱交換器１に導かれてその熱交換器１を通過する際に熱交換が行われる。熱交換が行われてファンシュラウド１４を通過した空気は、主に、エンジン３の下方を流れる空気と、エンジン３の上方を流れる空気と、エンジン３の左側方を流れる空気とに分散される。

エンジン３の下方を流れる空気は、オイルパン３ａ近傍に配置された吸音ブレード１５，１５，１５によって整流されてエンジン３の後部位置にまで案内され、その後、上昇されて排気口８ｃ，３０ｂから排出される。ここで、エンジン３の下方を流れる空気が吸音ブレード１５，１５，１５によって整流される際に、エンジン音やファン音、風切り音等の騒音が各吸音ブレード１５における吸音材１７，１７にて吸収される。

また、エンジン３の上方を流れる空気は、その一部が排気口８ｂから排出され、その残部は、エンジン３の上方において吊り下げ支持される吸音ブレード２０の上側を流れる空気と下側を流れる空気とに分散されてその吸音ブレード２０による整流作用を受けて後に、排気口８ｃ，８ｄから排出される。ここで、吸音ブレード２０による整流時に、エンジン音やファン音、風切り音等の騒音が、吸音ブレード２０における吸音材２３，２３にて吸収される。

なお、エンジン３からエンジンフード８に向けて直接的に発せられるエンジン音は、吸音ブレード２０における下側の吸音材２３にて吸収・遮断される。

さらに、エンジン３の左側方を流れる空気は、カウンタウエイト７の凹部７ａ内に３段配置される吸音ブレード２４によって整流されてエンジン３の後部位置にまで案内され、その後、上昇されて排気口８ｃ，３０ｂから排出される。ここで、エンジン３の左側方を流れる空気が３段配置の吸音ブレード２４によって整流される際に、エンジン音やファン音、風切り音等の騒音が各吸音ブレード２４における吸音材２６，２６にて吸収される。

本実施形態によれば、整流機能を有するとともに、その両面に吸音面を有してなる吸音ブレード１５，２０，２４がエンジン３の周囲に配置されるので、エンジンルーム４内の熱気を効率よく排出することができて冷却効率の向上を図ることができ、また吸音面を従来よりも増加することができて騒音をより低減することができる。

なお、本実施形態において、前記吸音ブレード２０に代えて、またはその吸音ブレード２０と組み合わせて、図３に示されるような、エンジンフード８を支える上部フレーム３１に支持される複数列（本例では３列）の吸音ブレード３５を用いてもよい。この吸音ブレード３５は、上部フレーム３１にエンジン３の上方開口部を跨ぐように取着されたブラケット３９に垂設され、冷却ファン２の回転により生じるエンジンルーム４の上部における空気の流れを整流する板材３６と、この板材３６の少なくとも片側一面に装着される吸音材３７とを備えて構成され、熱交換器１と排気口８ｂ，８ｃ，８ｄ，３０ｂとを結ぶ方向に沿って配置されている。さらに、図示による説明は省略するが、前記吸音ブレード３５を前記吸音ブレード２０と同様に前記エンジンフード８に直接支持させる態様もあり得る。

また、本実施形態において、前記吸音ブレード１５は、エンジン３下部のオイルパン３ａの形状に沿わせた形状とされているが、この形状に限定されるものではなく、かかる形状とは異なる形状であっても、空気の流れに逆らわないように配置することで、前述した効果と同様の効果を達成することができる。また、前記吸音材１７，２３，２６，３７の材質はＰＥＴ材に限定されるものではなく、ウレタンフォーム等によっても吸音効果を奏することは言うまでもない。

本発明の一実施形態に係るエンジンルームの概略構造説明図で、上部旋回体の後方よりその内部を見た図（ａ）および（ａ）におけるＡ−Ａ視断面図（ｂ） 上部旋回体の左方より見たエンジンルーム内の構造の要部を表わす図 吸音ブレードの他の配置例を表わす図

符号の説明

１ 熱交換器
２ 冷却ファン
３ エンジン
３ａ オイルパン
４ エンジンルーム
８ エンジンフード
８ａ，１０ａ，３０ａ 吸気口
８ｂ，８ｃ，８ｄ，３０ｂ 排気口
９ アンダカバー
１２ 作業機フレーム（主フレーム）
１５，２０，２４，３５ 吸音ブレード
１６，２２，２５，３６ 板材
１７，２３，２６，３７ 吸音材
３１ 上部フレーム

Claims (3)

1. 熱交換器、冷却ファンおよびエンジンを収納してなるエンジンルームを備える作業機械のエンジンルーム構造であって、
   前記エンジンルームを、前記熱交換器を隔壁として箱状の二室に分割し、
   この分割された二室のそれぞれに、前記エンジンルームの内側と外側とを繋ぐ空気口を設け、
   前記二室のうち前記冷却ファンとエンジンとが配される一室側に、前記熱交換器と当該一室側の前記空気口とを結ぶ方向に沿って、板材の両面あるいは片面に吸音材を装着してなる吸音ブレードを設けることを特徴とする作業機械のエンジンルーム構造。
2. 前記エンジンルームの上部にエンジンフードを設け、
   前記吸音ブレードは、前記エンジンフードまたはそのエンジンフードを支える上部フレームに支持されている請求項１に記載の作業機械のエンジンルーム構造。
3. 前記エンジンルームの下部に、前記エンジンが載置される主フレームと、当該エンジンルームの下側を覆うアンダカバーとを有し、
   前記吸音ブレードは、前記主フレームまたはアンダカバーに取着されている請求項１に記載の作業機械のエンジンルーム構造。

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