JP3735012B2

JP3735012B2 - 建設機械

Info

Publication number: JP3735012B2
Application number: JP2000203946A
Authority: JP
Inventors: 真司秋野; 宏明大鐘
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2000-07-05
Filing date: 2000-07-05
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2020-07-05
Also published as: JP2002021116A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば油圧ショベル、油圧クレーン等の建設機械に関し、特に、外部から吸込んだ冷却風を熱交換器に供給する構成となった建設機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、油圧ショベル、油圧クレーン等の建設機械は、下部走行体と、該下部走行体上に旋回可能に設けられた上部旋回体とを備え、該上部旋回体の前側には作業装置が俯仰動可能に設けられている。
【０００３】
また、上部旋回体は、前側に作業装置が取付けられ、後側にカウンタウエイトが取付けられる旋回フレームと、前記カウンタウエイト寄りに位置して前記旋回フレーム上に搭載されたエンジンと、該エンジンによって回転駆動され、エンジンに向けて冷却風を吸込む冷却ファンと、前記エンジンの排気側に設けられた排気管と、該排気管に設けられ、前記エンジンの排気音を低減する消音器と、前記エンジンに隣接して前記旋回フレーム上に設けられ、前記冷却ファンによって吸込まれた冷却風によりエンジン冷却水、作動油等の流体の熱交換を行うた熱交換器と、前記エンジン、冷却ファン、熱交換器を取囲むように前記フレーム上に設けられ、前記冷却ファンと対面する位置に空気取入口を有する建屋カバーとを備えている。
【０００４】
さらに、建屋カバーは、左，右方向の側方を覆った左,右の側面カバーと、該各側面板の上部側に亘って設けられ上方を覆った上面カバーと含んで構成され、前記空気取入口は、いずれか一方の側面カバーに設けられ、空気排出口は、他方の側面カバーに設けられている。
【０００５】
このように構成された従来技術による建設機械は、エンジンによって油圧ポンプを駆動し、該油圧ポンプから下部走行体や作業装置に圧油を供給することにより、下部走行体を走行させたり、作業装置を俯仰動させる。
【０００６】
また、建設機械の運転時には、冷却ファンは、エンジンによって回転駆動されることにより、空気取入口から外気を冷却風として吸込み、この冷却風を熱交換器に供給する。これにより、熱交換器を流通するエンジン冷却水や作動油を冷却することができる。そして、熱交換器を通過した冷却風は、エンジンの周囲を通り、空気取入口と左，右方向の反対側に開口した空気排出口から外部に排出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術による建設機械では、冷却ファンによって外部から吸込まれた冷却風は、熱交換器を通過した後、エンジンの周囲を通って左，右方向の反対側にある空気排出口から外部に排出される。しかし、冷却風は、エンジンの周囲を通るときに、該エンジンの熱によって温度上昇するから、熱せられた冷却風は建屋カバー内を上昇し、該建屋カバー内の上方部位にこもってしまう。このため、建屋カバー内の上方部位にこもった高温な冷却風によって、建屋カバー内の温度が上昇してしまうという問題がある。
【０００８】
特に、エンジンを停止した後では、冷却ファンによる冷却風の流れがなくなるから、エンジン、排気管、消音器等によって温度上昇した冷却風は、空気排出口から排出されずに建屋カバー内に残ってしまい、建屋カバー内がより一層高温になってしまうという問題がある。
【０００９】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、温度上昇した冷却風を建屋カバーから円滑に排出することができ、建屋カバー内の温度を低減することができるようにした建設機械を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による建設機械は、車体の支持構造体を構成し前側に作業装置が設けられ後側にカウンタウエイトが設けられるフレームと、前記カウンタウエイト寄りに位置して前記フレーム上に搭載されたエンジンと、該エンジンによって回転駆動されエンジンに向けて冷却風を吸込む冷却ファンと、前記エンジンの排気側に設けられた排気管と、該排気管に設けられ前記エンジンの排気音を低減する消音器と、前記エンジンに隣接して前記フレーム上に設けられ前記冷却ファンによって吸込まれた冷却風により流体の熱交換を行うた熱交換器と、前記エンジン、冷却ファン、熱交換器を取囲むように前記フレーム上に設けられ前記冷却ファンと対面する位置に空気取入口を有する建屋カバーとを備えている。
【００１１】
そして、上述した課題を解決するために、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、排気管と消音器はエンジンの上部側に配設し、建屋カバーの後側には消音器を覆う位置に冷却ファンによって吸込まれた冷却風を排出する排気ダクトを設け、該排気ダクトは、建屋カバーの後部側からカウンタウエイトの上方に張出すように配置したことにある。
【００１２】
このように構成したことにより、エンジンによって冷却ファンが回転駆動されると、該冷却ファンは、建屋カバーの空気取入口から冷却風を吸込み、この冷却風を熱交換器に供給し、該熱交換器を流通するエンジン冷却水、作動油等を冷却する。そして、熱交換器を通過した冷却風は、建屋カバー内を出口側に向けて流れる。
【００１３】
ここで、空気の出口となる排気ダクトは、エンジンの上部側に配設された消音器を覆うように建屋カバーの後側に設けられているから、冷却風は高温になる消音器に向けて流通し、該消音器を積極的に冷却する。しかも、排気ダクトは、消音器の上部側、即ち建屋カバーの上部側に設けられているから、エンジンを停止して冷却風の流れが止まった状態でも、エンジン、消音器等によって温度上昇した冷却風は、自然対流によって建屋カバー内を上昇し、排気ダクトから外部に排出される。
【００１４】
さらに、排気ダクトは、建屋カバーの後部側からカウンタウエイトの上方に張出すように配置されるので、該排気ダクトを、建屋カバーから左，右方向に出っ張ることなくカウンタウエイトの上側の空間を利用して設けることができる。
【００１５】
請求項２の発明によると、排気ダクトには消音器から延びるテールパイプを外部に突出させるためのテールパイプ挿通穴を設けたことにある。これにより、排気ダクトによって消音器を覆った状態でも、テールパイプ挿通穴を介して消音器のテールパイプを外部に突出させることができる。
【００１６】
請求項３の発明によると、フレーム上には建屋カバーを支持する枠組み構造体を設け、該枠組み構造体にはカウンタウエイトと対向して消音器取付台を設け、消音器は該消音器取付台に取付けたことにある。これにより、消音器は消音器取付台を介して枠組み構造体に容易に取付けることができる。
請求項４の発明によると、フレーム上には建屋カバーを支持する枠組み構造体を設け、排気ダクトは該枠組み構造体に建屋カバーと一体となるように取付ける構成としたことにある。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態による建設機械として油圧ショベルを例に挙げ、図１ないし図５に従って詳細に説明する。
【００１８】
１は建設機械の下部走行体、２は該下部走行体１上に旋回可能に搭載された上部旋回体をそれぞれ示し、該上部旋回体２の前部には土砂等の掘削作業を行うための作業装置（図示せず）が設けられている。そして、上部旋回体２は、図２に示す如く、後述する旋回フレーム３、キャブ４、カウンタウエイト５、エンジン６、冷却ファン８、排気管１２、消音器１３、熱交換器１５、建屋カバー１８、排気ダクト２３等によって大略構成されている。
【００１９】
３は上部旋回体２の支持構造体を構成する旋回フレーム３で、該旋回フレーム３の前側には作業装置が俯仰動可能に取付けられ、後側には後述のカウンタウエイト５が取付けられている。そして、旋回フレーム３は、図５に示す如く、底板（図示せず）に設けられ、該底板と共にセンタフレームを形成する左，右のセンタビーム３Ａ，３Ａと、該各センタビーム３Ａの左，右方向の外側に配置された左，右のサイドフレーム３Ｂ，３Ｂと、前記センタビーム３Ａとサイドフレーム３Ｂとの間で左，右方向に延びた複数本の張出しビーム３Ｃ，３Ｃ（２本のみ図示）とによって大略構成されている。
【００２０】
４は旋回フレーム３の前部左側に配設されたキャブで、該キャブ４内には、オペレータが着座する運転席、操作レバー、操作ペダル（いずれも図示せず）等が配設されている。
【００２１】
５は旋回フレーム３の各センタビーム３Ａ後端部に搭載されたカウンタウエイトで、該カウンタウエイト５は、作業装置との重量バランスをとるものである。また、カウンタウエイト５は、図３、図４に示すように、後述の排気ダクト２３が後側に張出すために、高さ寸法が後述の建屋カバー１８よりも低く設定されている。
【００２２】
６はカウンタウエイト５寄りに位置して旋回フレーム３の後部側に搭載されたエンジンで、該エンジン６は、左，右方向に延在する横置き状態に搭載されている。また、エンジン６には、排気圧によって外気を大気圧以上に高めて吸気側に供給するターボ過給機６Ａが設けられ、該ターボ過給機６Ａは、エンジン６の上部後側に配設されている。さらに、エンジン６の左側には、複数台の油圧ポンプ７（１台のみ図示）が取付けられている。
【００２３】
８は後述の熱交換器１５に対面するようにエンジン６に設けられた冷却ファンで、該冷却ファン８は、エンジン６によって回転駆動されることにより、右側面カバー２０の空気取入口２０Ａから熱交換器１５を介してエンジン６に向けて冷却風を吸込む吸込式の冷却ファンとして形成されている。
【００２４】
９はエンジン６の吸気側に設けられたエアクリーナで、該エアクリーナ９は、流入側が建屋カバー１８から上方に突出した外気導入管１０，１０に接続され、流出側が吸気管１１を介してターボ過給機６Ａに接続されている。
【００２５】
一方、１２はエンジン６の排気側に設けられた排気管で、該排気管１２は、図４に示す如く、ターボ過給機６Ａの近傍となるエンジン６の上部後側に配設されている。そして、排気管１２は、その一端側がターボ過給機６Ａに接続されている。
【００２６】
１３はエンジン６の上部後側に配設された消音器で、該消音器１３は、エンジン６を運転したときに生じる排気音を低減するもので、後述する枠組み構造体１６に設けられた消音器取付台１７に取付けられている。そして、消音器１３は、両端が閉塞された円筒状の外観を有し、その軸線が左，右方向となるように横置きに配置されている。また、消音器１３には、排気管１２の他端側が接続されている。さらに、消音器１３には、テールパイプ１４が接続され、該テールパイプ１４は消音器１３からの排気ガスを上部旋回体２の外部に排出するもので、後述する排気ダクト２３の上板部２３Ａから上方に突出している。
【００２７】
１５はエンジン６の右側に隣接する位置、例えば後述する右側面カバー２０の空気取入口２０Ａとエンジン６（冷却ファン８）との間に位置して旋回フレーム３上に設けられた熱交換器で、該熱交換器１５は、エンジン６の冷却水を冷却するラジエータ１５Ａ、作動油を冷却するオイルクーラ１５Ｂ等によって構成されている。そして、熱交換器１５は、冷却ファン８によって吸込まれた冷却風にエンジン冷却水、作動油の熱を放出し、これらの流体を冷却するものである。
【００２８】
１６は後述する建屋カバー１８の支持構造をなす枠組み構造体で、該枠組み構造体１６は、旋回フレーム３のセンタビーム３Ａ、サイドフレーム３Ｂ上に立設された複数本の柱１６Ａ，１６Ａ，…と、該各柱１６Ａに亘って左，右方向に延びた複数本の横梁１６Ｂ，１６Ｂ，…と、前記各柱１６Ａに亘って前，後方向に延びた複数本の縦梁１６Ｃ，１６Ｃ，…とによって直方体状の枠組み状に形成されている。
【００２９】
また、１７はカウンタウエイト５に対向するように枠組み構造体１６の後部側に取付けられた消音器取付台で、該消音器取付台１７は、枠組み構造体１６の後部側に位置する横梁１６Ｂ等にボルト止め、溶接用の手段を用いて固着されている。そして、消音器取付台１７は、消音器１３を左，右方向に延在する横置き態となるように支持するものである。
【００３０】
１８は旋回フレーム３上に設けられた建屋カバーで、該建屋カバー１８は、枠組み構造体１６によって支持され、エンジン６、冷却ファン８、熱交換器１５等を取囲むように覆っている。ここで、建屋カバー１８は、左，右方向の左側に位置して枠組み構造体１６に取付けられた左側面カバー１９と、左，右方向の右側に位置して枠組み構造体１６に取付けられた右側面カバー２０と、左，右の側面カバー１９，２０の上部側に亘って設けられ、上方を覆うように枠組み構造体１６に取付けられた上面カバー２１と、カウンタウエイト５よりも高い位置で後側を覆うように枠組み構造体１６に取付けられた後面カバー２２とによって大略構成されている。また、右側面カバー２０には、建屋カバー１８内に外気を吸込むための空気取入口２０Ａが冷却ファン８と対面する位置に設けられている。
【００３１】
２３は建屋カバー１８の後部側からカウンタウエイト５上に張出して設けられた排気ダクトで、該排気ダクト２３は、エンジン６のターボ過給機６Ａ、排気管１２、消音器１３等を覆うように、建屋カバー１８の上面カバー２１と後面カバー２２とに亘って設けられている。そして、排気ダクト２３は、上面カバー２１の後側寄り中央に設けられ、漸次上側に突出しつつ後側に延びたほぼ長方形状の上板部２３Ａと、後面カバー２２の下側寄り中央から後側に向けて漸次上向きに延びたほぼ長方形状の下板部２３Ｂと、前記上板部２３Ａと下板部２３Ｂとの左，右両端側を閉塞するように、該上板部２３Ａと下板部２３Ｂとの間に亘って設けられたほぼＬ字状の側板部２３Ｃ，２３Ｃと、前記上板部２３Ａ、下板部２３Ｂおよび各側板部２３Ｃによって囲まれ、後向きに開口した空気排出口２３Ｄとによって角筒状に形成されている。また、上板部２３Ａには、左，右方向の右側寄りに位置して消音器１３のテールパイプ１４が挿通するテールパイプ挿通穴２３Ａ1が形成されている。そして、排気ダクト２３は、建屋カバー１８と一体的となるように、枠組み構造体１６にボルト止めされている。
【００３２】
ここで、排気ダクト２３は、エンジン６の後部上側にターボ過給機６Ａ、排気管１２、消音器１３等を覆うように配置されているから、冷却ファン８による冷却風を高温になるターボ過給機６Ａ、排気管１２、消音器１３等の周囲で流通することができる。しかも、冷却風が止まった状態では、温度上昇した冷却風を、自然対流を利用して空気排出口２３Ｄから外部に排出することができる。
【００３３】
本実施の形態による油圧ショベルは上述の如き構成を有するもので、次に、油圧ショベルの動作について説明する。
【００３４】
まず、オペレータは、キャブ４内に搭乗し、該キャブ４内に設けられた操作レバー等を操作することにより、下部走行体１を走行させて移動したり、作業装置を俯仰動させて土砂の掘削作業等を行うことができる。この運転時には、エンジン冷却水がラジエータ１５Ａによって冷却され、各種アクチュエータを駆動するための作動油がオイルクーラ１５Ｂによって冷却される。
【００３５】
そこで、ラジエータ１５Ａ、オイルクーラ１５Ｂ等の熱交換器１５に供給される冷却風の流れについて説明する。エンジン６によって冷却ファン８が回転駆動されると、該冷却ファン８は、建屋カバー１８の右側面カバー２０に設けられた空気取入口２０Ａから外気を冷却風として吸込み、この冷却風を熱交換器１５からエンジン６に向け供給する。これにより、熱交換器１５は、エンジン冷却水、作動油等の熱を冷却風に放出し、これらの流体を冷却する。
【００３６】
また、熱交換器１５を通過した冷却風は、図４に示す矢示の如く、エンジン６の周囲で流通しつつ排気ダクト２３に向けて流通する。ここで、排気ダクト２３は、ターボ過給機６Ａ、排気管１２、消音器１３を覆うように設けているから、冷却風は、高温になるターボ過給機６Ａ、排気管１２、消音器１３に向けて積極的に流通することができ、ターボ過給機６Ａ、排気管１２、消音器１３を冷却した後に、排気ダクト２３の空気排出口２３Ｄから外部に排出される。これにより、建屋カバー１８内の熱源となる部材を効率よく冷却することができ、該建屋カバー１８内の温度を低減することができる。
【００３７】
さらに、エンジン６を停止させたときには、冷却ファン８が停止し、冷却風の流れが止まるが、排気ダクト２３を上側位置に設けたことにより、温度上昇した冷却風は自然対流によって建屋カバー１８内を上昇するから、この熱気を排気ダクト２３から外部に排出することができる。
【００３８】
以上のように、本実施の形態によれば、高温になる排気管１２、消音器１３等は、エンジン６の上部側に配設し、建屋カバー１８には前記排気管１２、消音器１３等を覆う位置に冷却ファン８によって吸込まれた冷却風を排出する排気ダクト２３を設ける構成としている。従って、熱交換器１５を通過した冷却風を排気ダクト２３、即ち排気管１２、消音器１３等に向けて積極的に供給することができ、これらの部材を効率よく冷却することができる。これにより、建屋カバー１８内の温度を低減することができる。
【００３９】
しかも、排気ダクト２３は、エンジン６の上部側に位置する建屋カバー１８に設けているから、冷却ファン８が停止した後でも、温度上昇した冷却風を、自然対流によって建屋カバー１８内で上昇させ、排気ダクト２３から外部に排出することができる。この結果、エンジン６を停止したときに、建屋カバー１８内に熱気がこもるのを防止することができ、該建屋カバー１８内の温度を低減することができる。
【００４０】
また、排気ダクト２３は、建屋カバー１８の後部側からカウンタウエイト５の上方に張出すように設けているので、該排気ダクト２３を、建屋カバー１８から左，右方向に出っ張らせることなく、カウンタウエイト５の上側の空間を利用して設けることができる。
【００４１】
また、排気ダクト２３は、その空気排出口２３Ｄを後向きに開口させているから、オペレータが搭乗しているキャブ４側を避け、空気排出口２３Ｄから熱せられた空気を排出することができ、作業環境を良好にすることができる。しかも、排気ダクト２３は後向き（横向き）に開口しているから、雨水等が浸入するのを防止することができ、建屋カバー１８内を清浄に保つことができる。
【００４２】
一方、排気ダクト２３には消音器１３から延びるテールパイプ１４を外部に突出させるためのテールパイプ挿通穴２３Ａ1を設けているから、排気ダクト２３によって消音器１３を覆った状態でも、テールパイプ挿通穴２３Ａ1を介してテールパイプ１４を外部に突出させることができる。
【００４３】
さらに、旋回フレーム３上には建屋カバー１８を構成する枠組み構造体１６を設け、該枠組み構造体１６には消音器取付台１７を設け、該消音器取付台１７に消音器１３を取付ける構成としているから、消音器１３は消音器取付台１７を介して枠組み構造体１６に容易に取付けることができ、組立作業性を向上することができる。
【００４４】
なお、実施の形態では、エンジン６は、左，右方向に延在する横置き状態に配設するものとして述べたが、本発明はこれに限らず、例えばエンジンが前後方向に延在する縦置き状態に配設されたものにも適用することができる。
【００４５】
また、実施の形態では、建設機械として油圧ショベルを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、油圧クレーン、ブルドーザ等の他の建設機械に適用してもよく、また、ホイール式の油圧ショベルに適用してもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳述した通り、請求項１の発明によれば、排気管と消音器はエンジンの上部側に配設し、建屋カバーの後側には消音器を覆う位置に冷却ファンによって吸込まれた冷却風を排出する排気ダクトを設けているので、冷却風を高温になる消音器に向けて積極的に流通させることができ、該消音器を効率よく冷却することができる。この結果、熱源となる部材を冷却することができ、建屋カバー内の温度を低減することができる。
【００４７】
しかも、排気ダクトを、消音器の上部側、即ち建屋カバーの上部側に設けることにより、エンジンを停止して冷却風の流れが止まった状態でも、エンジン、消音器等によって熱せられた冷却風を自然対流によって建屋カバー内で上昇させ、排気ダクトから外部に円滑に排出することができ、建屋カバー内に熱がこもるのを防止して、該建屋カバー内の温度を低減することができる。
【００４８】
この場合、排気ダクトは建屋カバーの後部側からカウンタウエイトの上方に張出すように配置されているので、該排気ダクトを、建屋カバーから左，右方向に出っ張ることなくカウンタウエイトの上側の空間を利用して設けることができる。
【００４９】
請求項２の発明によれば、排気ダクトには消音器から延びるテールパイプを外部に突出させるためのテールパイプ挿通穴を設けているので、排気ダクトによって消音器を覆った状態でも、テールパイプ挿通穴を介して消音器のテールパイプを外部に突出させることができる。
【００５０】
請求項３の発明によれば、フレーム上には建屋カバーを構成する枠組み構造体を設け、該枠組み構造体にはカウンタウエイトと対向して消音器取付台を設け、消音器は該消音器取付台に取付けているので、消音器は消音器取付台を介して枠組み構造体に容易に取付けることができ、組立作業性を向上することができる。
請求項４の発明によれば、フレーム上には建屋カバーを支持する枠組み構造体を設け、この枠組み構造体に排気ダクトを取付けることにより、排気ダクトを建屋カバーと一体となるように設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による油圧ショベルを示す正面図である。
【図２】図１に示す油圧ショベルの平面図である。
【図３】図１に示す油圧ショベルの左側面図である。
【図４】図３中の矢示IV−IV方向から建屋カバー内をみた拡大断面図である。
【図５】旋回フレーム、枠組み構造体等を示す要部拡大の外観斜視図である。
【符号の説明】
３旋回フレーム
６エンジン
８冷却ファン
１２排気管
１３消音器
１４テールパイプ
１５熱交換器
１６枠組み構造体
１７消音器取付台
１８建屋カバー
１９左側面カバー
２０右側面カバー
２０Ａ空気取入口
２１上面カバー
２２後面カバー
２３排気ダクト
２３Ａ上板部
２３Ａ1 テールパイプ挿通穴
２３Ｂ下板部
２３Ｃ側板部
２３Ｄ空気排出口

Claims

車体の支持構造体を構成し前側に作業装置が設けられ後側にカウンタウエイトが設けられるフレームと、前記カウンタウエイト寄りに位置して前記フレーム上に搭載されたエンジンと、該エンジンによって回転駆動されエンジンに向けて冷却風を吸込む冷却ファンと、前記エンジンの排気側に設けられた排気管と、該排気管に設けられ前記エンジンの排気音を低減する消音器と、前記エンジンに隣接して前記フレーム上に設けられ前記冷却ファンによって吸込まれた冷却風により流体の熱交換を行う熱交換器と、前記エンジン、冷却ファン、熱交換器を取囲むように前記フレーム上に設けられ前記冷却ファンと対面する位置に空気取入口を有する建屋カバーとを備えてなる建設機械において、
前記排気管と消音器は前記エンジンの上部側に配設し、前記建屋カバーの後側には前記消音器を覆う位置に前記冷却ファンによって吸込まれた冷却風を排出する排気ダクトを設け、該排気ダクトは、前記建屋カバーの後部側から前記カウンタウエイトの上方に張出すように配置する構成としたことを特徴とする建設機械。
前記排気ダクトには前記消音器から延びるテールパイプを外部に突出させるためのテールパイプ挿通穴を設けてなる請求項１に記載の建設機械。
前記フレーム上には前記建屋カバーを支持する枠組み構造体を設け、該枠組み構造体には前記カウンタウエイトと対向して消音器取付台を設け、前記消音器は該消音器取付台に取付けてなる請求項１または２に記載の建設機械。
前記フレーム上には前記建屋カバーを構成する枠組み構造体を設け、前記排気ダクトは該枠組み構造体に前記建屋カバーと一体となるように取付ける構成としてなる請求項１または２に記載の建設機械。