JP2014031139A - インタークーラ配管支持構造及び建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】インタークーラ配管の損傷を抑制することができるインタークーラ配管の支持構造およびこれを用いた建設機械を提供する。
【解決手段】冷却ファン２で誘起される冷却風の流れに対してオイルクーラ３及びラジエータ４と並列に配置されたインタークーラ５の配管であってエンジン１の上方を通るように取り回したインタークーラ配管６の支持構造において、上記エンジン１を収容するエンジン建屋１０５の壁面と上記インタークーラ配管６とを連結支持手段で連結する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、建設機械の冷却装置に接続されるインタークーラ配管の支持構造とこれを適用した建設機械に関する。

インタークーラは、オイルクーラやラジエータと同様の熱交換器であり、エンジンのターボチャージャからの過給空気を冷却するものである。建設機械においては、通常、これら熱交換器はエンジン建屋（エンジン室）に設置され、冷却ファンによって吸気口を介して吸い込まれてエンジン建屋を流通する冷却風で冷却されるようになっている。インタークーラをオイルクーラ及びラジエータと並列に設置するスペースの余裕がない場合、オイルクーラ及びラジエータの風上にインタークーラを設置する例（特許文献１等参照）もあるが、冷却性能の観点では、特許文献２に開示されているように、オイルクーラ、ラジエータ及びインタークーラを冷却風の流れに対して並列に配置することが望ましい。

特開２００１−１２３８４０号公報 特開２００７−１６７５２号公報

上記特許文献１のようにオイルクーラ等の風上にインタークーラを設ける場合には、エンジン側から見てインタークーラの左右が開くためインタークーラの入力ポート及び出力ポートをそれぞれインタークーラの左右の面に設置することができる。それに対し、特許文献２のようにオイルクーラ等と並べてインタークーラを配置すると、エンジン側から見てインタークーラの左右の一方側の面にはオイルクーラ等が隣接し、入出力ポートをインタークーラの左右の面に分けて設けることができない。そのため、インタークーラのオイルタンク等に隣接していない他の面の上下に入出力ポートを設ける場合がある。

インタークーラの上下に入出力ポートを設けると、双方のポートがエンジンの吸気ポート又は排気ポートに近い箇所に偏って配置されるため、入力側又は出力側のインタークーラ配管をエンジン上部のスペースに通してエンジンを跨ぐように取り回す場合がある。エンジンを跨ぐ配管はブラケットを介してエンジンに固定して支持しているのが実情である。

しかしながら、冷却装置はエンジン建屋の床面に剛的に支持される一方で、エンジンは防振ゴムを介してエンジン建屋の床面に支持される。そのため、防振ゴムを介してエンジン建屋の振動がエンジンに伝わる結果、自己の駆動による振動と相俟ってエンジンは複合的に振動する。インタークーラ配管をエンジンに固定する場合、エンジンの複合的な振動により負荷を受けてインタークーラ配管が損傷する恐れがある。

本発明の目的は、インタークーラ配管の損傷を抑制することができるインタークーラ配管の支持構造及びこれを適用した建設機械を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、冷却ファンで誘起される冷却風の流れに対してオイルクーラ及びラジエータと並列に配置されたインタークーラの配管であってエンジンの上方を通るように取り回したインタークーラ配管の支持構造において、前記エンジンを収容する建屋の壁面に対して前記インタークーラ配管を支持する支持手段を備えたことを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、前記支持手段は、前記建屋における前記エンジンの２つの壁面に渡された第１のサポート部材と、この第１のサポート部材から延びる第２のサポート部材と、この第２のサポート部材に対して前記インタークーラ配管を固定する固定部材とを備えたことを特徴とする。

第３の発明は、第１の発明において、前記支持手段は、前記建屋における前記エンジンの２つの壁面に渡された第１のサポート部材と、この第１のサポート部材及び前記ラジエータのカバーに両端が固定された第２のサポート部材と、この第２のサポート部材に対して前記インタークーラ配管を固定する固定部材とを備えたことを特徴とする。

第４の発明は、第１の発明において、前記支持手段は、前記建屋の壁面に取り付けたブラケットと、このブラケットに対して前記インタークーラ配管を固定する固定部材とを備えたことを特徴とする。

第５の発明は、第２−第４のいずれかの発明において、前記インタークーラ配管は、鋼管部と、この鋼管部とターボチャージャ及びインタークーラとを接続するゴムホース部を備え、前記鋼管部が、前記固定部材であるクランプを介して前記ブラケットに固定されていることを特徴とする。

第６の発明は、エンジンと、オイルクーラと、ラジエータと、前記オイルクーラ及び前記ラジエータを冷却する冷却ファンと、前記冷却ファンで誘起される冷却風の流れに対して前記オイルクーラ及び前記ラジエータと並列に配置されたインタークーラと、前記エンジンの上方を通過して前記インタークーラに接続するインタークーラ配管と、第１−第５のいずれかの発明に係る支持構造とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、エンジンの複合的な振動のインタークーラ配管への伝達を抑えることで、インタークーラ配管の損傷を抑制することができる。

本発明のインタークーラ配管支持構造を適用する建設機械の一例の外観図である。 図１に示した建設機械のエンジン建屋内におけるエンジン周りの主な要素を抜き出して表した図である。 本発明の第１の実施の形態に係るインタークーラ配管支持構造の概略構成を表した図である。 図３中のIV−IV線による矢視断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るインタークーラ配管支持構造の概略構成を表した図である。 図４中のVI−VI線による矢視断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係るインタークーラ配管支持構造の概略構成を表した図である。 一比較例を表した図である。

以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。

（１）建設機械
図１は本発明のインタークーラ配管支持構造を適用する建設機械の一例の外観図である。同図には適用対象の建設機械の一例として油圧ショベルを例示している。本実施の形態では、特に断り書きのない場合、図１中の左右を機体の前後方向とする。

図１に示した油圧ショベルは、大別して走行体１０１、この走行体１０１上に旋回可能に搭載された旋回体１０２、及び作業装置１０８から構成される。

走行体１０１は、無限軌道履帯を有する左右のクローラを備えており、左右のクローラを左右の走行モータ１３３によりそれぞれ駆動することで走行する。走行モータ１３３は例えば油圧モータである。

旋回体１０２は、旋回フレーム１０３を有し、旋回フレーム１０３には、前方側にオペレータが搭乗するキャブボックス１０４が、キャブボックス１０４の後方側にエンジン建屋（エンジン室）１０５が、最後部にカウンタウェイト１０６が搭載されている。エンジン建屋１０５の上部にはエンジン１（図２参照）の排気筒１５が突出している。旋回フレーム１０３には旋回モータ（図示せず）が設けられており、旋回体１０２はこの旋回モータによって旋回駆動される。旋回モータは例えば油圧モータである。

作業装置１０８は、旋回体１０２の前部（本例ではキャブボックス１０４の右側）に設けられ、旋回体１０２に対して俯仰動作する。この作業装置１０８は、旋回体１０２の旋回フレーム１０３にピン結合されたブーム１０９と、ブーム１０９の先端側にピン結合されたアーム１１０と、アーム１１０の先端側にピン結合された作業具（バケット）１１１とを備えている。そして、ブーム１０９、アーム１１０及びバケット１１１は、それぞれブームシリンダ１３４、アームシリンダ１３５及びバケットシリンダ１３６によって駆動される。シリンダ１３４−１３６は例えば油圧シリンダである。

（２）エンジン周り
図２はエンジン建屋内におけるエンジン周りの主な要素を抜き出して表した図である。同図において、既に説明した部材については既出図面と同符号を付して説明を省略する。

同図に示したように、エンジン１の出力軸は建設機械の機体の左右方向に延在しており、左側に突出した出力軸には冷却ファン２が、右側に突出した出力軸には油圧ポンプ１６が連結されている。エンジン１の左側には、前から順にオイルクーラ３、ラジエータ４及びインタークーラ５が並べて配置されていて、これらが冷却ファン２に対向している。特に図示していないが、エンジン１は防振ゴム（図示せず）を介してエンジン建屋１０５の床面に弾性的に支持されているのに対し、オイルクーラ３、ラジエータ４及びインタークーラ５はエンジン建屋１０５の床面に剛的に固定されている。また、オイルクーラ３、ラジエータ４及びインタークーラ５はエンジン建屋１０５の左側面に設けた吸気口（図示せず）に対向している。これらは、冷却ファン２で誘起されてエンジン建屋１０５に取り込まれる冷却風の上流部に位置しており、冷却風の流れＦに対して並列に配置されている。すなわち、オイルクーラ３、ラジエータ４及びインタークーラ５は、冷却風の流れＦの流通方向に重なることなく配置されている。

このように冷却風の流れＦに対してオイルクーラ３及びラジエータ４と並列にインタークーラ５を配置すると、インタークーラ５における前後方向の少なくとも一方側の面（本実施の形態では、エンジン１側から見て右側の面）にラジエータ４が隣接し、入出力ポートをインタークーラ５における前後両面（エンジン１側から見て左右の面）に振り分けて設置することができない。そのため、本実施の形態では、インタークーラ５における右側の面（エンジン１側の面）の上下にそれぞれ出力ポート及び入力ポート（ともに図示せず）を設けてある。出力ポートは、出力側インタークーラ配管６を介してエンジン１の吸気側ポートであるターボチャージャ１７に接続している。一方の入力ポートは、入力側インタークーラ配管１８を介してエンジン１の排気側ポート（図示せず）に接続している。本実施形態では、特に図示してはいないが、インタークーラ配管６，１８は、本体を構成する鋼管部の両端にゴムホース部を備えた構成になっていて、鋼管部の両端がターボチャージャ１７及びインタークーラ５にゴムホース部を介して弾性的に接続されている。

ここで、エンジン１の排気側ポートはエンジン１の後部にあるのに対し、ターボチャージャ１７はエンジン１の前部にある。そして、機体の前後方向の位置について言えばインタークーラ５はエンジン１に対して後方に位置している。したがって、本実施の形態では、出力側インタークーラ配管６は、エンジン１の上方のスペースを通し、インタークーラ５の出力ポートからエンジン１を跨ぐようにして取り回してターボチャージャ１７に接続させてある。図２ではインタークーラ５から見てターボチャージャ１７がエンジン１越しにあるため出力側インタークーラ配管６がエンジン１を跨ぐ構成となっているが、排気側ポートがエンジン１越しにある場合には、入力側インタークーラ配管１８がエンジン１を跨ぐ構成となることもある。いずれにしても、本願に係るインタークーラ配管の支持構造は、このようにエンジンを跨いで取り回されたインタークーラ配管に適用され、エンジンを跨ぐインタークーラ配管をエンジン建屋の壁面に対して支持手段で支持する。以下、出力側インタークーラ配管６を支持するインタークーラ配管支持構造の例を幾つか説明する。

（３）第１の実施の形態
図３は本発明の第１の実施の形態に係るインタークーラ配管支持構造の概略構成を表した図、図４は図３中のIV−IV線による矢視断面図である。これらの図において、既に説明した部材については既出図面と同符号を付して説明を省略する。

図３及び図４に示したように、エンジンを跨ぐインタークーラ配管、本実施の形態では出力側インタークーラ配管６を支持する支持手段は、第１のサポート部材１０、第２のサポート部材１１、及び固定部材１３を備えている。なお、図３では、オイルクーラ３、ラジエータ４及びインタークーラ５がラジエータカバー９及びエンジン建屋１０５に隠れているが、エンジン周りの構成は図２に示した通りである。

第１のサポート部材１０は、エンジン建屋１０５における２つの壁面（フレームを含む）、本実施の形態では後側壁面１０５ｂのフレーム及び前側壁面１０５ａに渡されていて、エンジン１及び出力側インタークーラ配管６の上方を通してある。第１のフレーム１０の形状は、鋼材等で剛的に構成されていて、両端の立ち上がり部分とその間で前後に延びる水平部分を備えたアーチ状の形状をしており、両端部分がそれぞれ前後の壁面１０５ａ，１０５ｂにボルト或いは溶接等で連結されている。第１のサポート部材１０は、その水平部分の下部に第２のサポート部材１１と連結するための取付け部１０ａを備えている。取付け部１０ａは、アングル材等の鋼材で構成されていて、第１のサポート部材１０の上記水平部分と同方向に延在している。

第２のサポート部材１１は、フラットバーで構成されていて、第１のサポート部材１０から斜め下方に延びており、下端部は出力側インタークーラ配管６のエンジン１の上部を通る部分の高さまで到達している。第２のサポート部材１１の上端部は第１のサポート部材１０の取付け部１０ａにボルト１９及びナット２０で連結されている。

固定部材１３は第２のサポート部材１１に対して出力側インタークーラ配管６を固定する手段であり、本実施の形態ではいわゆるサドルバンド等のクランプを適用している。図４に示したように、出力側インタークーラ配管６の上記鋼管部を抱え込んだ固定部材１３の両端部分を第２のサポート部材１１に対してボルト２１及びナット２２で連結することで、第２のサポート部材１１に対して出力側インタークーラ配管６が固定されている。

ここで、図８は比較例を例示した図であり、出力側インタークーラ配管６をエンジン１に対して剛的に固定する支持構造を表している。

同図では、ブラケットＡ，Ｂを介して配管ＰをエンジンＥ（上面の一部のみを図示）に固定している。ブラケットＡ，Ｂは鋼材で構成されていて、配管Ｐに対しては溶接で固定されている。一方、ブラケットＡ，ＢとエンジンＥとはボルト等で固定されている。

前述したように、本実施の形態では、エンジン建屋１０５に剛的に支持されたインタークーラ５とは異なり、エンジン１は防振ゴムを介して弾性的に支持されている。そのため、防振ゴムを介してエンジン建屋１０５の振動がエンジン１に伝わる結果、自己の駆動による振動と相俟ってエンジン１は複合的に振動する。したがって、仮に出力側インタークーラ配管６を図８に例示した構造で支持した場合、出力側インタークーラ配管６にブラケットＡ，Ｂを介してエンジン１の複合的な振動が伝わり、当該振動に起因する負荷を長期にわたって受ければ出力側インタークーラ配管６が損傷する恐れがある。

それに対し、本実施の形態では、出力側インタークーラ配管６はエンジン１に固定されることなくエンジン建屋１０５で支持されているので、エンジン１の前述した複合的な振動の出力側インタークーラ配管６への伝達を抑制することができ、出力側インタークーラ配管６の損傷を抑制することができる。

また、本実施の形態における出力側インタークーラ配管６は本体部が鋼管であるため重量があるが、エンジン１に固定されていないため、固有振動数がエンジン爆発周波数域まで下がったとしても、エンジン１とは振動系統が異なることからエンジン１の上記複合的振動の影響を基本的に受けない。また、図８の構成のように固定部材であるブラケットＡ，Ｂと配管Ｐとを溶接で接続した場合には内圧に起因して配管Ｐが変形した場合にブラケットＡ，Ｂとの溶接部に応力が集中するが、本実施の形態の場合、固定部材１３にクランプを用いたことによって上記のような応力集中を抑制することができる。

なお、本実施の形態において、第１のサポート部材１０をエンジン建屋１０５の前後の壁面１０５ａ，１０５ｂ間に渡した場合を例に挙げて説明したが、これには限定されない。例えば、対向する他の２面間（左右の壁面間）や隣り合う２面間（例えば前壁面及び右壁面間）等に渡せる場合には、それら壁面間に第１のサポート部材１０を渡す構成とすることもできる。

（４）第２の実施の形態
図５は本発明の第２の実施の形態に係るインタークーラ配管支持構造の概略構成を表した図、図６は図４中のVI−VI線による矢視断面図である。これらの図において、既に説明した部材については既出図面と同符号を付して説明を省略する。

第１の実施の形態では第２のサポート部材１１の先端部（第１のサポート部材１０との連結部と反対側の端部）が固定構造物に固定されていなかったのに対し、本実施の形態では、図７及び図８に示したように第２のサポート部材１１Ａの先端部がラジエータカバー９に固定されている。第２のサポート部材１１Ａは、第１の実施の形態の第２のサポート部材１１と同じく固定部材１３によって出力側インタークーラ配管６に連結される部材であり、一端が第１のサポート部材１０に連結され、他端がラジエータカバー９にボルト２３で固定されている。また、第１の実施の形態の第２のサポート部材１１は平滑な（曲成されていない）フラットバー状の部材であったのに対し、第１の実施の形態の第２のサポート部材１１Ａは、第１のサポート部材１０及びラジエータカバー９と両端を連結するために適宜曲成してある。インタークーラ配管支持構造や建設機械の他の構成については第１の実施の形態と同様であり、説明を省略する。

本実施形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果に加え、第２のサポート部材１１Ａを両端支持構造にしたことで第１の実施の形態よりもインタークーラ配管支持構造が高剛性となる分、出力側インタークーラ配管６の負担を軽減し耐久性を向上させることができるメリットがある。

（５）第３の実施の形態
図７は本発明の第３の実施の形態に係るインタークーラ配管支持構造の概略構成を表した図である。同図において、既に説明した部材については既出図面と同符号を付して説明を省略する。

図７に示したように、本実施の形態において出力側インタークーラ配管６を支持する支持手段は、エンジン建屋１０５の壁面に取り付けたブラケット１２ａ，１２ｂ、及びブラケット１２ａ，１２ｂに対して出力側インタークーラ配管６を固定する固定部材１４ａ，１４ｂを備えている。前２つの実施の形態では、エンジン建屋１０５の２壁面間に第１サポート部材１０を渡し、この第１サポート部材１０に第２ブラケット１１，１１Ａを介して出力側インタークーラ配管６を固定した。それに対し、本実施の形態では、エンジン建屋１０５の壁面（本例では前後の２壁面）にブラケット１２ａ，１２ｂを設け、これらブラケット１２ａ，１２ｂに対して固定部材１４ａ，１４ｂによって出力側インタークーラ配管６を直接固定している。インタークーラ配管支持構造や建設機械の他の構成については第１の実施の形態と同様であり、説明を省略する。

本実施形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果に加え、エンジン建屋１０５と出力側インタークーラ配管６との間の連結部材の部品点数を減少させることができ、インタークーラ配管支持構造の剛性及び耐久性をより向上させることができる等のメリットがある。

１０５ エンジン建屋
１ エンジン
２ 冷却ファン
３ オイルクーラ
４ ラジエータ
５ インタークーラ
６ 出力側インタークーラ配管
１０ 第１のサポート部材
１１ 第２のサポート部材１１
１１Ａ 第２のサポート部材
１２ａ，ｂ ブラケット
１３ 固定部材
１７ ターボチャージャ
１８ 入力側インタークーラ配管
１４ａ，ｂ 固定部材

Claims (6)

1. 冷却ファンで誘起される冷却風の流れに対してオイルクーラ及びラジエータと並列に配置されたインタークーラの配管であってエンジンの上方を通るように取り回したインタークーラ配管の支持構造において、
   前記エンジンを収容する建屋の壁面に対して前記インタークーラ配管を支持する支持手段を備えたことを特徴とするインタークーラ配管の支持構造。
2. 請求項１のインタークーラ配管の支持構造において、前記支持手段は、前記建屋における前記エンジンの２つの壁面に渡された第１のサポート部材と、この第１のサポート部材から延びる第２のサポート部材と、この第２のサポート部材に対して前記インタークーラ配管を固定する固定部材とを備えたことを特徴とするインタークーラ配管の支持構造。
3. 請求項１のインタークーラ配管の支持構造において、前記支持手段は、前記建屋における前記エンジンの２つの壁面に渡された第１のサポート部材と、この第１のサポート部材及び前記ラジエータのカバーに両端が固定された第２のサポート部材と、この第２のサポート部材に対して前記インタークーラ配管を固定する固定部材とを備えたことを特徴とするインタークーラ配管の支持構造。
4. 請求項１のインタークーラ配管の支持構造において、前記支持手段は、前記建屋の壁面に取り付けたブラケットと、このブラケットに対して前記インタークーラ配管を固定する固定部材とを備えたことを特徴とするインタークーラ配管の支持構造。
5. 請求項２−４のいずれかのインタークーラ配管の支持構造において、前記インタークーラ配管は、鋼管部と、この鋼管部とターボチャージャ及びインタークーラとを接続するゴムホース部を備え、前記鋼管部が、前記固定部材であるクランプを介して前記ブラケットに固定されていることを特徴とするインタークーラ配管の支持構造。
6. エンジンと、オイルクーラと、ラジエータと、前記オイルクーラ及び前記ラジエータを冷却する冷却ファンと、前記冷却ファンで誘起される冷却風の流れに対して前記オイルクーラ及び前記ラジエータと並列に配置されたインタークーラと、前記エンジンの上方を通過して前記インタークーラに接続するインタークーラ配管と、請求項１−５のいずれかの支持構造とを備えたことを特徴とする建設機械。

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