JP2014224364A - 建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】液体還元剤用タンクに損傷が発生するのを防止した建設機械を提供する。【解決手段】液体還元剤が貯留されると共に底部にドレインプラグ１１が設けられた樹脂製の尿素水タンク（液体還元剤用タンク）１０と、尿素水タンク１０が載置されると共にドレインプラグ１１と対向する位置にプラグ用開口部１５Ｅが形成されたタンク載置板１５Ｃとを有する建設機械であって、タンク載置板１５Ｃのプラグ用開口部１５Ｅの形成位置に、ドレインプラグ１１を保護する保護部材２０を設ける。【選択図】図６

Description

本発明は、液体還元剤が貯留される液体還元剤用タンクを備える建設機械に関する。

近年、ディーゼルエンジンを搭載した油圧ショベル等の建設機械では、高次の排ガス規制に対応すべく、ディーゼルエンジンの排気系に排ガス処理装置が設置され、ディーゼルエンジンからの排ガスは、排気管の下流側に設けたＮＯｘ還元触媒を通って大気中に放出される。

従来、此種排ガス処理装置としては、尿素水溶液（液体還元剤）を用いた尿素選択還元型のＮＯｘ処理装置が多く採択され、尿素水溶液は金属製の液体還元剤用タンクに貯留されている。また、液体還元剤用タンクは液体還元剤供給パイプにより排気管に接続され、液体還元剤供給ポンプにより液体還元剤用タンク内の尿素水溶液を排気管に供給できるように構成されている（特許文献１）。

特開２００３−２０９３６号公報

ところで、一般に液体還元剤用タンクは樹脂タンクであり、上部旋回体の旋回フレームに取り付けられる。また液体還元剤用タンクの底部には、メンテナンス時等において残留する尿素水をタンクから排出するためのドレインプラグが設けられている。このドレインプラグは、液体還元剤用タンクの底部から突出した構造とされている。

従来の建設機械は、液体還元剤用タンクが設置される旋回フレームの下面にアンバーカバーを設けているが、作業現場によってはそのアンダーカバーを岩等が突き上げて変形させることが想定される。この場合には、突き上げられ変形したアンダーカバーが旋回フレームの下からドレインプラグに当たり、この衝撃により液体還元剤用タンクに損傷が発生するおそれがある。

本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、液体還元剤用タンクに損傷が発生するのを防止した建設機械を提供することにある。

本発明のある態様によると、
液体還元剤が貯留されると共に底部にドレインプラグが設けられた樹脂製の液体還元剤用タンクと、
前記液体還元剤用タンクが載置されると共にドレインプラグと対向する位置に開口部が形成された載置部材とを有する建設機械であって、
前記載置部材に、前記ドレインプラグを保護する保護部材を有する。

本発明のある態様によると、ドレインプラグは保護部材により保護されるため液体還元剤用タンクが損傷することを防止することができる。

図１は、ある実施形態である建設機械の一例として油圧ショベルを示す側面図である。 図２は、建設機械の上部旋回体を概略的に示す平面図である。 図３は、建設機械の液体還元剤用タンクの配設位置近傍を拡大して示す斜視図である。 図４は、液体還元剤用タンクを上部から見た分解斜視図である。 図５は、液体還元剤用タンクを下部から見た斜視図である。 図６は液体還元剤用タンクが取り付けられた旋回フレームを下部から見た図であり、（Ａ）はアンダーカバーが取り外された状態を示す斜視図であり、（Ｂ）はアンダーカバーが取り付けられた状態を示す斜視図である。 図７は、保護部材の近傍を拡大して示す正面図である。 図８は、上部旋回体の旋回と液体還元剤用タンクの位置を関連付けて説明するための図であり、（Ａ）は上部旋回体の旋回前の状態を示す図であり、（Ｂ）は上部旋回体が旋回した状態を示す図である。

次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。

図１は、本発明の一実施形態である建設機械を示している。本実施形態では、建設機械の一例として油圧ショベルを例に挙げて説明する。しかしながら、本発明はドレインプラグが設けられた液体還元剤用タンクを有するものであれば、他の建設機械についても適用が可能なものである。

建設機械は、下部走行体１の上部に上部旋回体２が旋回可能に装架され、上部旋回体２の前方一側部にキャブ３が設けられている。また、上部旋回体２の前方中央部にブーム４が俯仰可能に枢着され、このブーム４の先端部にはアーム５が上下回動可能に連結されている。更に、アーム５の先端部には、バケット６が上下回動可能に取り付けられている。

図２は、上部旋回体の後部を概略的に示す平面図である。

図２に示すように、上部旋回体２の後部にはエンジンルーム７が形成され、このエンジンルーム７内にはディーゼルエンジン８が設置されている。また、ディーゼルエンジン８の前方側には冷却ファン８ｂが設けられると共に、この冷却ファン８ｂの前方にはラジエータ等を含む熱交換機ユニット１３が設置されている。

更に、ディーゼルエンジン８には排気管８ａが接続され、この排気管８ａの下流側には、高次の排ガス規制に対応すべく、エンジン排ガス中の窒素酸化物（以下、ＮＯｘという。）を浄化する排ガス処理装置９が設置されている。

排ガス処理装置９としては、液体還元剤として尿素水を用いた尿素選択還元型のＮＯｘ処理装置が採択されている。この排ガス処理装置９は、排気管８ａに備えられた還元触媒（図示せず）の上流側に尿素水を噴射して排ガス中のＮＯｘを還元し、この還元反応を還元触媒により促進してＮＯｘを無害化する構成とされている。

従って、この種の排ガス処理装置９を備えた建設機械には、尿素水を蓄えるための液体還元剤用タンク１０（以下、尿素水タンクという）が備えられる。

図３は、尿素水タンク１０の設置位置近傍を部分的に拡大して示す斜視図である。

図３に示すように、上部旋回体２の旋回フレーム１４の前部には左右一対のブーム取り付け用の支持ブラケット１７Ｌ，１７Ｒが立設されている。ブームフートピン１８は、この支持ブラケット１７Ｌ，１７Ｒに形成された穴１７２Ｌ，１７２Ｒに抜き差しされる。また、支持ブラケット１７Ｌの外側の側部には尿素水タンク１０が配置される。

この尿素水タンク１０は、上部旋回体２の外装カバー（図示せず）で囲われている。なお、尿素水タンク１０に近接して燃料タンク及びサンプタンクを配置してもよい。

尿素水タンク１０は樹脂製の容器であり、内部に尿素水が貯留される。この尿素水タンク１０は、尿素水供給パイプ及びインジェクタ（図示せず）等を介して排気管８ａに接続されている。よって、尿素水タンク１０内の尿素水は、尿素水供給パイプを介しインジェクタから排気管８ａに噴射される。

図４及び図５は、尿素水タンク１０の具体的な構成例を示す図である。

図４はフィラー３０を取り外した状態の液体還元剤用タンク１０を上方から見た分解斜視図であり、図５は液体還元剤用タンク１０を下方から見た斜視図である。

尿素水タンク１０は、樹脂製のタンク本体１０ａを有している。このタンク本体１０ａの前方上部には、傾斜面１０ｂが形成されている。この傾斜面１０ｂは、上方に向かうにつれて後方側に倒れる態様で傾斜している。

また傾斜面１０ｂには、給液口１０ｄが設けられている。この給液口１０ｄには後述するフィラー３０が着脱可能に取り付けられる。尿素水は、補給時においてこのフィラー３０を介して給液口１０ｄからタンク本体１０ａ内に補給される。

また、傾斜面１０ｂにはレベルゲージ２８が設けられている。このレベルゲージ２８は、タンク本体１０ａ内の尿素水のレベル（液面高さ）が表示される。よって尿素水の補給処理時において、作業者がレベルゲージ２８を見ながら尿素水の補給を行うことにより、尿素水の溢れ出しを防止できる。

更に、この傾斜面１０ｂの側部には、凹部１０ｃが形成されている。この凹部１０ｃは、尿素水タンク１０をタンク補強部材１５に対して着脱する際の把持部（持ち手）として機能する。

また、尿素水タンク１０の底部１０ｇには、ドレインプラグ１１が設けられている（図５参照）。このドレインプラグ１１は尿素水タンク１０内に残留する尿素水を排水する際に取り外されるプラグである。このドレインプラグ１１は、図５に示されるように、尿素水タンク１０の底部１０ｇより突出するよう設けられている。

更に、尿素水タンク１０にはフィラー３０が取り付けられる。フィラー３０は、補給時に尿素水を尿素水タンク１０の給液口１０ｄに導くものである。このフィラー３０は、フィラー本体３０ａ、フィラーチューブ３３、及びフィラーキャップ３５等を有している。

フィラー本体３０ａは筒状の部材であり、金属或いは他の材料（例えば、樹脂等）により形成されている。このフィラー本体３０ａは、フィラーブラケット３１に溶接或いは接着等により取り付けられる。具体的には、フィラーブラケット３１にはフィラー本体３０ａの外径に対応した穴が形成されており、この穴にフィラー本体３０ａを挿通した上で、フィラー本体３０ａをフィラーブラケット３１に固定する。

この際、筒形状のフィラー本体３０ａは、その略中央位置がフィラーブラケット３１に固定される。よって固定状態において、フィラー本体３０ａの一端部はフィラーブラケット３１の外側に突出して内側突出部を形成し、他端部は内側に突出して内側突出部を形成する。

フィラー本体３０ａの外側突出部は、その外周にネジが形成されている。フィラーキャップ３５は、このフィラー本体３０ａの外側突出部に着脱可能に装着される。

フィラー本体３０ａの内側突出部には、フィラーチューブ３３の一端が取り付けられる。またフィラーチューブ３３の他端部は、尿素水タンク１０の給液口１０ｄに取り付けられる
上記構成とされたフィラー３０は、フィラーブラケット３１を用いて尿素水タンク１０に取り付けられる。フィラーブラケット３１は板状部材であり、金属或いは他の材料（例えば樹脂等）により形成されている。

また尿素水タンク１０には、上部取り付け部１０ｅ及び下部取り付け部１０ｆが形成されている。上部取り付け部１０ｅは、タンク本体１０ａの上面部に形成されている。また下部取り付け部１０ｆは、傾斜面１０ｂで給液口１０ｄの下部位置に形成されている。

上部取り付け部１０ｅ及び下部取り付け部１０ｆには、ネジ孔１２が形成されている。この各ネジ孔１２の形成位置は、フィラーブラケット３１が尿素水タンク１０に装着されたとき、フィラー取り付けボルト３２の位置と対応するよう構成されている。

フィラー取り付けボルト３２を各取り付け部１０ｅ，１０ｆのネジ孔１２に螺着することにより、フィラーブラケット３１は尿素水タンク１０に固定され、これによりフィラー３０も尿素水タンク１０に取り付けられる。図３は、フィラー３０が尿素水タンク１０に装着された状態を示している。

尿素水の補充は、フィラー３０が尿素水タンク１０に装着された状態で行われる。尿素水を補充するには、図３に示す状態からフィラーキャップ３５をフィラー本体３０ａから取り外し、フィラー本体３０ａの外側端部から尿素水を注入する。これにより、尿素水はフィラーチューブ３３を介して尿素水タンク１０に補充される。

上記構成とされた樹脂製の尿素水タンク１０は、タンク補強部材１５内に収容される。

タンク補強部材１５は、図４及び図５に示されるように、側部補強板１５Ａ、上部補強板１５Ｂ、タンク載置板１５Ｃ、及び下部補強板１５Ｄを有している。このタンク補強部材１５を構成する各板１５Ａ〜１５Ｄは、例えば鉄等の金属材或いは他の材質（尿素水タンク１０の材質よりも強度が高い材料）により形成されている。

側部補強板１５Ａは上下方向（図中、Ｚ１，Ｚ２方向）に延在しており、平面視でＬ字形状を有している。この側部補強板１５Ａは、尿素水タンク１０の四隅と対向する位置に配置される。

上部補強板１５Ｂは、隣り合う側部補強板１５Ａの上部を連結する。これにより、側部補強板１５Ａの上部は、上部補強板１５Ｂにより固定される。

タンク載置板１５Ｃは、尿素水タンク１０を載置する基台となるものである。またタンク載置板１５Ｃには、前記した側部補強板１５Ａの下端部が固定される。

このタンク載置板１５Ｃにはプラグ用開口部１５Ｅが形成されている。尿素水タンク１０がタンク補強部材１５に装着された際、底部１０ｇから突出したドレインプラグ１１はプラグ用開口部１５Ｅに挿通され、タンク載置板１５Ｃの下面から下方に突出する（図５参照）。

更に、タンク載置板１５Ｃの下面には、下部補強板１５Ｄが配設される。この下部補強板１５Ｄは、タンク載置板１５Ｃの長手方向（図４中、矢印Ｙ１，Ｙ２方向）に延在するよう設けられている。

この下部補強板１５Ｄは、固定ボルト１９により旋回フレーム１４に固定される（図７参照）。これにより、タンク補強部材１５は旋回フレーム１４に固定される。なお、上記したタンク補強部材１５を構成する各板１５Ａ〜１５Ｄの接合は、例えば溶接を用いて行うことができる。

また、旋回フレーム１４の下部補強板１５Ｄの下方には、後述するアンダーカバー１６が取り付けられる。このアンダーカバー１６により、尿素水タンク１０の底部１０ｇは覆われた状態となる。

タンク補強部材１５に装着された尿素水タンク１０の上部には、ブラケット２６が取り付けられる。ブラケット２６は、タンク補強部材１５にボルト２７を用いて固定される。ブラケット２６がタンク補強部材１５に固定された状態で、ブラケット２６は尿素水タンク１０の上方への移動が規制される。

このブラケット２６は、水平方向に延在する上部２６ａと、尿素水タンク１０の傾斜面１０ｂに沿った傾斜面２６ｂを備えている。傾斜面２６ｂは、上記の移動規制時において尿素水タンク１０の傾斜面１０ｂを上方から押えることにより保持する。

よって、タンク補強部材１５と尿素水タンク１０は、ボルト等によって互いに結合されなくても、タンクブラケット２６によりタンク補強部材１５内に収容された状態に保持される。なお、尿素水タンク１０とタンク補強部材１５との間の所定位置に、緩衝材を配設した構成としてもよい。

上記のようにタンクブラケット２６が配設された状態において、籠状のタンク補強部材１５は尿素水タンク１０の中央から下方の部分を保持し、タンクブラケット２６は尿素水タンク１０の中央から上方の部分を保持する。これにより、タンク補強部材１５及びタンクブラケット２６により尿素水タンク１０を確実に保持すると共に補強することができ、尿素水タンク１０の破損や周辺部品との干渉を防止することができる。

ここで、上部旋回体２上における尿素水タンク１０の配設位置に注目する。

前記のように尿素水タンク１０は、給液処理を行う必要がある点、また上部旋回体２内のスペースとの関係から、支持ブラケット１７Ｌの外側の側部に配置されている。図８は建設機械の平面図であり、図８（Ａ）は上部旋回体２が旋回していない状態を示し、図８（Ｂ）は上部旋回体２が旋回した状態を示している。

図８（Ａ）に示すように、上部旋回体２が旋回していない状態（非旋回状態という）では、尿素水タンク１０の配設位置は下部走行体１と対向した位置となる。よって非旋回状態では、旋回フレーム１４の下部から岩等の尿素水タンク１０のドレインプラグ１１を損傷させるおそれがあるもの（以下、外部当接物という）が当接する可能性は低い。

これに対し、図８（Ｂ）に示すように、旋回することにより上部旋回体２が下部走行体１に対してずれた場合には、尿素水タンク１０がアンダーカバー１６を介して地面と対向した状態（以下、旋回状態という）となる。よって旋回状態においては、旋回フレーム１４の下部から外部当接物がアンダーカバー１６に当接する場合がある。

図６（Ａ），（Ｂ）は、旋回フレーム１４の尿素水タンク１０の配設位置を下方から見た図である。図６（Ａ）は、アンダーカバー１６を旋回フレーム１４から取り外した状態を示している。アンダーカバー１６を取り外した状態では、ドレインプラグ１１は旋回フレーム１４の下部に露出した状態となる。

図６（Ｂ）は、アンダーカバー１６を旋回フレーム１４に取り付けた状態を示している。アンダーカバー１６は、金属製或いは他の材料（例えば樹脂等）からなる板状の部材である。このアンダーカバー１６は、ネジ２９を用いて旋回フレーム１４に固定される（図７参照）。

このように、ドレインプラグ１１と対向する位置にアンダーカバー１６を設けることにより、外部当接物が直接ドレインプラグ１１に当接することを防止することができる。これにより、外部当接物がドレインプラグ１１に当接し、これに起因して尿素水タンク１０が損傷することをある程度防止することができる。

しかしながら、建設機械は過酷な環境下で使用されるものであり、高速或いは大型の外部当接物がアンダーカバー１６を突き上げて変形させてしまうことにより、このアンダーカバー１６が結果的にドレインプラグ１１に当接し、これに起因して尿素水タンク１０が損傷することが考えられる。

アンダーカバー１６は旋回フレーム１４に配設されるものであるため、その厚さ（強度）には制限がある。このため、旋回フレーム１４の下面からドレインプラグ１１に向け当接してくる全ての外部当接物によるアンダーカバー１６の変形を完全に抑制するのは困難である。

このため、外部当接物がアンダーカバー１６に当接し、大きな荷重Ｆがアンダーカバー１６に印加された場合、図７に一点鎖線で示すようにアンダーカバー１６はドレインプラグ１１に向けて変形してしまう。

よって、ドレインプラグ１１がタンク載置板１５Ｃの下面から突出しただけの構成では、変形したアンダーカバー１６がドレインプラグ１１に当接し、尿素水タンク１０が損傷する場合が想定される。

そこで本実施形態では、タンク載置板１５Ｃのプラグ用開口部１５Ｅの形成位置に、ドレインプラグ１１を保護する保護部材２０を設けた。

この保護部材２０のタンク載置板１５Ｃからの突出量は、ドレインプラグ１１のタンク載置板１５Ｃからの突出量よりも大きく設定されている。よって、ドレインプラグ１１は、保護部材２０の内部に収納された構成となっている。

従って本実施形態では、外部当接物が当接しアンダーカバー１６が変形した場合、図７に一点鎖線で示すように、このアンダーカバー１６はドレインプラグ１１ではなく保護部材２０に当接することになる。

保護部材２０は、本実施形態では金属により形成されている。この保護部材２０は、例えば溶接によりタンク載置板１５Ｃに固定されている。しかしながら、保護部材２０をタンク載置板１５Ｃにネジ止めする構成とし、保護部材２０をタンク載置板１５Ｃに対して装着脱可能な構成とすることも可能である。

また保護部材２０の材質は、後述する所定の強度を実現できる材料あれば、その材料は特定されない。例えば、保護部材２０の材質として高強度の樹脂を用いることも可能であり、この場合には保護部材２０を接着によりタンク載置板１５Ｃに固定することができる。

保護部材２０の形状は、本実施形態では円筒形状とした例を示している。これは、保護部材２０の形状を円筒形状とした場合、軸方向（上下方向）に対する座屈強度を高められるからである。

即ち、外部当接物がアンダーカバー１６に当接し、これに伴いアンダーカバー１６が変形して保護部材２０に当接した場合、保護部材２０には主に上方向（図７に矢印Ｆで示す力方向）に力が印加される。この力Ｆは、保護部材２０に座屈変形を発生させる方向に作用する。

これに対し、円筒形状は座屈に強い形状である。よって、保護部材２０の形状を円筒形状とすることにより、保護部材２０の変形は防止されドレインプラグ１１を確実に保護することができる。

しかしながら、保護部材２０の形状は円筒形状に限定されるものではなく、外部当接物の当接時に変形を防止できれば、断面が三角形、四角形等の多角形の筒形状でもよい。また、必ずしも筒形状である必要はなく、保護部材２０を複数の柱状部材で構成し、これをドレインプラグ１１を囲繞するように複数立設する構成としてもよい。

また、複数の梁を組み合わせることにより保護部材２０を構成することとしてもよい。更に、保護部材２０を有底筒状とすることも可能である。即ち、本実施形態に係る保護部材２０は、ドレインプラグ１１を保護する全ての態様を含むものである。

上記構成とされた保護部材２０を設けることにより、外部当接物が当接しアンダーカバー１６が変形した場合であっても、変形したアンダーカバー１６はドレインプラグ１１ではなく保護部材２０に当接する。この際、保護部材２０はタンク補強部材１５を構成するタンク載置板１５Ｃに設けられているため、この当接力がドレインプラグ１１に印加されることはない。

よって、樹脂製の比較的強度が小さい尿素水タンク１０であっても、保護部材２０を設けることにより、外部当接物の当接時に尿素水タンク１０に損傷が発生することを確実に防止することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上記した実施形態ではアンダーカバー１６を配設した構成としたが、保護部材２０により外部当接部材がドレインプラグ１１に当接することを保護できる場合には、アンダーカバー１６は必ずしも必要ではない。

また、上記実施形態では保護部材２０をドレインプラグ１１を囲繞するよう設けた構成を示した。しかしながら、外部当接物によりアンダーカバー１６が変形した際、変形したアンダーカバー１６がドレインプラグ１１に当接することを防止することができれば、必ずしもドレインプラグ１１を囲繞するよう配設する必要はない。

また上記した実施形態では、保護部材２０をタンク載置板１５Ｃ（タンク補強部材１５）に配設した構成を示した。しかしながら、保護部材２０の配設位置はタンク載置板１５Ｃに限定されるものではなく、旋回フレーム１４及びアンダーカバー１６等に設けることも可能なものである。

１ 下部走行体
２ 上部旋回体
４ ブーム
７ エンジンルーム
８ ディーゼルエンジン
９ 排ガス処理装置
１０ 尿素水タンク（液体還元剤用タンク）
１０ａ タンク本体
１０ｂ 傾斜面
１０ｃ 凹部
１０ｄ 給液口
１０ｅ 上部取り付け部
１０ｆ 下部取り付け部
１０ｇ 底部
１１ ドレインプラグ
１３ 熱交換機ユニット
１４ 旋回フレーム
１５ タンク補強部材
１５Ａ 側部補強板
１５Ｂ 上部補強板
１５Ｃ タンク載置板
１５Ｄ 下部補強板
１５Ｅ プラグ用開口部
１６ アンダーカバー
１７Ｌ，１７Ｒ 支持ブラケット
１８ ブームフートピン
２０ 保護部材
２６ タンクブラケット
３０ フィラー
３１ フィラーブラケット

Claims (5)

1. 液体還元剤が貯留されると共に底部にドレインプラグが設けられた樹脂製の液体還元剤用タンクと、
   前記液体還元剤用タンクが載置されると共にドレインプラグが挿通される開口部が形成された載置部材とを有する建設機械であって、
   前記載置部材に、前記ドレインプラグを保護する保護部材を設けたことを特徴とする建設機械。
2. 前記保護部材は、円筒形状を有することを特徴とする請求項１記載の建設機械。
3. 前記保護部材の前記載置部材からの突出量は、前記ドレインプラグの前記載置部材からの突出量よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２記載の建設機械。
4. 前記載置部材は、前記液体還元剤用タンクを収納することにより保護するタンク補強部材の一部を構成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の建設機械。
5. 前記液体還元剤用タンクを搭載する旋回フレームは、前記載置部材と対向する板状部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の建設機械。

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