JP4054549B2 - 建設機械のエンジンルーム構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル，ホイールローダ，クレーン等の建設機械のエンジンルームの構造に関し、特に、一対の隔壁により形成される冷却風の流路内にエンジン及びファンと並んでアフタクーラやエアクリーナ等の機器が配置されているエンジンルームの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、油圧ショベル，セルフ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１０１と、下部走行体１０１の上側に旋回可能に配設された上部旋回体１０２と、上部旋回体１０２に設けられ種々の作業を行う作業装置１０３とで構成されている。このうち上部旋回体１０２内にはエンジン１０４や油圧ポンプ１０５等の機器が配設され、エンジン１０４による油圧ポンプ１０５の駆動により発生した油圧によって作業装置１０３を作動させている。
【０００３】
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１０４や油圧ポンプ１０５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１０４のファンによって生成される冷却風の流路に比較的大容量のラジエータやオイルクーラ（以下、総称して冷却器という）を備え、これら冷却器によってエンジン冷却水や作動油を冷却している。
【０００４】
従来の油圧ショベルにおいては、エンジンルームは上部旋回体１０２内に形成され、油圧ポンプ１０５が接続されたエンジン１０４がカウンタウェイト１０６とオペレータ室１０７との間に横置きに配置されている。エンジン１０４の両側（機体前方側と後方側）には隔壁１０９Ａ，１０９Ｂが設けられ、これら隔壁１０９Ａ，１０９Ｂに挟まれた空間にファン１０４ａ及び冷却器（ラジエータ及びオイルクーラ）１１０Ａ，１１０Ｂがエンジン１０４に直列に配置されてエンジンユニット１１１を形成している。隔壁１０９Ａ，１０９Ｂはファン１０４ａの回転により生成される冷却風の流路１１３を形成しており、冷却風がこの流路１１３内を図中に矢印で示すように流れることによって、各冷却器１１０Ａ，１１０Ｂ及びエンジン１０４が順次冷却されていく。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジンには吸入空気を浄化するためのエアクリーナが備えられている。一般にエアクリーナはエンジンルーム内の空きスペースに配置されているが、近年の機体のコンパクト化によってエアクリーナを配置できるような空きスペースは次第に減少している。そこで、機体によっては、図５に示すように冷却器１１０Ａ，１１０Ｂと点検用のサイドドア１０２ｂとの間の空間を利用してエアクリーナ１１２を配置しているものもある。
【０００６】
エアクリーナ１１２は、パイプ１１２ａによってエンジン１０４の吸気管に連結されている。このため、エアクリーナ１１２を上記の位置に配置する場合には、冷却器１１０Ａ，１１０Ｂやファン１０４ａを迂回するようにパイプ１１２ａを配管することになる。この場合、簡単には、一方の隔壁１０９Ｂとエンジンユニット１１１との間を広げて、その隙間にパイプ１１２ａを通すことが考えられる。
【０００７】
しかしながら、このように隔壁１０９Ｂとエンジンユニット１１１との隙間を広げると、流路面積が増大して単位面積当たりの冷却風の流量が低下し、冷却器１１０Ａ，１１０Ｂ及びエンジン１０４の冷却効率が低下してしまう。さらに、オペレータ室１０７側の隔壁１０９Ｂは機体上面の作業用デッキ１０２ｃに連接されているが、このようにエンジンユニット１１１との隙間が広がると、作業用デッキ１０２ｃからエンジン１０４等のメンテナンスを行うことが容易でなくなってしまう。
【０００８】
また、建設機械においては、近年、排ガス性能の向上のためにアフタクーラを備えたエンジンが搭載される傾向にある。アフタクーラは、エンジンへ供給される過給空気の冷却器であり、過給器とエンジンの吸気管との間に設けられ、過給にともなう吸入空気の温度上昇を抑制し、燃焼温度を低下させることによってＮＯｘの発生を抑制する等の機能を有している。建設機械に装着されるアフタクーラは、一般的に空冷式であるので、ラジエータやオイルクーラとともに冷却風の流路内に追加配置される。
【０００９】
アフタクーラには、エンジンの吸気管に繋がるパイプと過給器に繋がるパイプが接続されているが、アフタクーラは通常、ラジエータやオイルクーラのコア部の前方に配置されるので、これらのパイプも上述のエアクリーナの吸気用パイプと同様、ラジエータやオイルクーラ及びファンを迂回するように配管されることになる。したがって、エアクリーナと同様、アフタクーラを配置する場合にも、上記のような課題が生じることになる。
【００１０】
本発明はこのような課題に鑑み創案されたもので、ラジエータやオイルクーラ等の冷却器の前方にアフタクーラやエアクリーナ等の機器をさらに配置する場合において、上記冷却器やエンジンの冷却効率を低下させたり、エンジン等のメンテナンス作業の容易性を低下させたりすることなく、これら機器とエンジンとを結ぶパイプを配管することを可能にした、建設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。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ラジエータ及びオイルクーラのうち少なくとも一方の冷却器とファンとエンジンとが直列に配置されたエンジンユニットと、パイプを介してエンジンに接続される機器と、エンジンユニットを挟むように上記エンジンユニットの側方に配置された一対の隔壁とを備え、この一対の隔壁によって、上記の各隔壁と上記エンジンユニットとの間にファンにより生成される冷却風の流路が形成されるとともに、上記エンジンのメンテナンス作業を行う上での足場として用いる作業デッキが機体上面に設けられて、少なくとも一方の隔壁の上端部は上記作業デッキに連接されているような建設機械のエンジンルーム構造において、上記目的を達成できるようにしたものである。
【００１２】
すなわち、本発明は、上記一方の隔壁の下部がエンジンユニットに近接して配置される一方、その上部は下部よりもエンジンユニットから離隔するように形成され、このように一方の隔壁の上部が上記エンジンユニットから離隔するように形成されたことにより、この一方の隔壁の上部とエンジンユニットとの間に空間が形成され、この形成された空間に上記パイプが配管されるとともに、上記一方の隔壁の上端部の一部に上記作業デッキからエンジンユニットに向かって伸びるステップが設けられていることを特徴としている。このような構成により、パイプの配管に伴う流路面積の増大を最小限にして冷却器やエンジンの冷却効率の低下を抑制できるとともに、ステップを足場にすることによってエンジン等のメンテナンス作業が容易になる。
【００１３】
なお、上記のパイプを介してエンジンに接続される機器としては、アフタクーラやエアクリーナが挙げられる。これらの機器は空気用パイプによりエンジンに連結されるが、空気用パイプは他のパイプに比較して太いので、特にこれらアフタクーラやエアクリーナがラジエータやオイルクーラの前方に配置された場合において上記のようにこれらの空気用パイプを配管することによって、その効果は特に顕著になる。
【００１４】
また、ステップの設置方法としては、上記一方の隔壁の壁面にブラケットを固定し、このブラケットにステップを取り付けることによって、上記壁面でステップを支持できるようにするのが好ましい。このような設置方法により、簡単な構造でステップの強度を十分に確保することが可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図４は本発明の一実施形態としての建設機械のエンジンルーム構造について示すものである。本発明は油圧ショベル，ホイールローダ，ブルドーザ，クレーン等、走行式，定置式問わず種々の建設機械に適用することができるが、ここでは一例として建設機械の一種である油圧ショベルのエンジンルームに適用した場合について説明する。
【００１６】
まず、図１は本実施形態にかかる油圧ショベルの上部旋回体２を上方から見た模式的な平面図である。なお、ここではエンジンフード等の一部のカバーを外した状態を示している。図１に示すように、上部旋回体２の前端部に設けられたオペレータ室７と後端部に設けられたカウンタウェイト６との間にエンジンルームが形成され、このエンジンルーム内に油圧ポンプ５が接続されたエンジン４が横置きに配置されている。そして、エンジン４により駆動される第１ファン４ａの前方にラジエータ１０が直列に配置され、これらエンジン４，ファン４ａ及びラジエータ１０からなるエンジンユニット１６を挟むように一対の隔壁２０，２１が設けられている。これら隔壁２０，２１は第１ファン４ａの回転によりに生成される冷却風の流路（第１冷却風流路）１３を形成しており、冷却風がこの第１冷却風流路１３内を図中に矢印で示すように流れることによって、ラジエータ１０及びエンジン４が順次冷却されていくようになっている。なお、エンジン４の後方には、エンジン４が配置される空間と油圧ポンプ５が配置される空間とを仕切るように２つの隔壁２０，２１を結ぶ隔壁が設けられている。
【００１７】
また、上記の第１冷却風流路１３を形成する隔壁２１とオペレータ室６の後部に設けられた隔壁２２との間には、モータ１２により駆動される第２ファン１２ａとオイルクーラ１１とが配置されている。オイルクーラ１１を挟む一対の隔壁２１，２２は第２ファン１２ａの回転により生成される冷却風の流路（第２冷却風流路）１４を形成しており、冷却風がこの第２冷却風流路１４内を図中に矢印で示すように流れることによって、オイルクーラ１１が冷却されるようになっている。
【００１８】
さらに、本実施形態では、エンジンユニット１６の前方、具体的には、ラジエータ１０の前面にアフタクーラ１７が配置され、さらに、アフタクーラ１７と開閉自在なサイドドア２ｂとの間の空間には、エアクリーナ１８が配置されている。アフタクーラ１７には、エンジン４の吸気管に繋がるパイプ１７ｂとエンジン４の過給器４ｂに繋がるパイプ１７ａ（図２参照）が接続され、エアクリーナ１８には、過給器４ｂに繋がるパイプ１８ａが接続されている。これらのパイプ１７ａ，１７ｂ，１８ａは、エンジンユニット１６と中央の隔壁２１との間を通ってエンジン４まで配管されている。
【００１９】
ここで、図２は図１のII−II断面の模式図であり、エンジン４と隔壁２１との間におけるパイプ１７ａ，１７ｂ，１８ａの配管状態を具体的に示している。図２に示すように中央の隔壁２１は、フロア面２ａに対して略垂直な下部２１ａと下部２１ａに対して機体前方側にエンジン４から離隔するように屈曲した上部２１ｂとを有している。隔壁２１の下部２１ａとエンジン４との間には、カウンタウェイト６側の隔壁２０とエンジン４との間とともに、従来の油圧ショベルにおける隔壁とエンジンとの間の空間と同程度の空間が確保されている。一方、隔壁２１の上部２１ｂとエンジン４との間には、隔壁２１の上部２１ｂが機体前方側に屈曲していることから隔壁２１の下部２１ａにおける空間よりも格段に広い空間が確保されている。
【００２０】
この隔壁２１の上部２１ｂとエンジン４との間に確保された広い空間内に、上記のパイプ１７ａ，１７ｂ，１８ａのうち、パイプ１７ｂとパイプ１８ａが配管されている。特に、径の大きいエアクリーナ１８用のパイプ１８ａは隔壁２１の上部２１ｂとエンジン４とが最も離れている位置に配管されている。このように、隔壁２１の上部２１ｂのみをエンジン４から離隔するように形成し、そこに大径のパイプ１７ｂ，１８ａを配管することにより、隔壁２１の下部２１ａは従来同様にエンジン４に近接して配置することができるので、冷却風の流路面積の増大を最小限にしてエンジン４の冷却効率の低下を抑制することが可能になる。
【００２１】
なお、第１パイプ１７ａは隔壁２１の下部２１ａとエンジン４、より具体的にはエンジン４のシリンダブロック部との隙間に配管されている。シリンダブロック部は他のパイプ１７ｂ，１８ａが配管されているシリンダヘッド部に比較して幅が狭いので、隔壁２１を従来同様にエンジン４に近接して配置したとしても隔壁２１との間にパイプ１７ａを配管するだけの空間を確保することができるからである。しかしながら、エンジン４には様々な補機が付設されていることから、必ずしも隔壁２１の下部２１ａとエンジン４のシリンダブロック部との間にパイプ１７ａを配管するだけの空間を確保できるとは限らない。この場合には、このパイプ１７ａも他のパイプ１７ｂ，１８ａとともに隔壁２１の上部２１ｂとエンジン４との間に配管することになる。
【００２２】
ところで、中央の隔壁２１の上端部は、図１，図２に示すように機体上面の作業デッキ２ｃに連接されている。作業デッキ２ｃは作業者が様々な作業を行う上での足場であり、通常、エンジン４の清掃や修理等のメンテナンス作業もこの作業デッキ２ｃ上から行われる。ところが、上記のように隔壁２１の上部２１ｂが機体前方側にエンジン４から離隔するように屈曲して形成されていると、作業デッキ２ｃからエンジン４までの距離が遠くなってしまい、メンテナンス作業を容易に行うことができなくなってしまう。
【００２３】
そこで、中央の隔壁２１には、図１及びそのIII−III断面の模式図である図３に示すように、作業デッキ２ｃからエンジン４側に伸びるステップ２５が設けられている。ここでは、ステップ２５は、エンジン４の後端部付近のマフラ４ｃと過給器４ｂとの間にある空きスペースを利用して設置されている。ステップ２５は方形で、少なくとも作業者の片足が納まる程度の大きさに形成されている。このステップ２５を足場として用いることにより、エンジン４等のメンテナンス作業を容易に行うことができる。
【００２４】
なお、ステップ４の設置方法について説明すると、図３及び図４に示すように、隔壁２１の下部２１ａの壁面には、エンジン４側に向かって斜め上方に伸びる２本のブラケット２６Ａ，２６Ｂが溶接により固定され、隔壁２１の上部２１ｂの壁面（垂直面）には、エンジン４側に向かって水平に伸びる２本のブラケット２７Ａ，２７Ｂが溶接により固定されている。ステップ２５は、これらブラケット２６Ａ，２６Ｂ，２７Ａ，２７Ｂに４本のボルト２８を用いて固定されている。これにより、ステップ２５に加わる荷重をブラケット２６Ａ，２６Ｂ，２７Ａ，２７Ｂを介して隔壁２１の壁面で受けることができるようになっている。
【００２５】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。
例えば、上述の実施形態では、アフタクーラに接続されるパイプとエアクリーナに接続されるパイプとを、中央の隔壁とエンジンユニットの間に配管しているが、アフタクーラに接続されるパイプのみ、或いはエアクリーナに接続されるパイプのみを配管してもよい。また、ラジエータの前方に他の機器が配置されている場合には、この他の機器とエンジンとを接続する配管を中央の隔壁とエンジンユニットとの間に配管してもよい。さらに、オイルクーラの前方に他の機器が配置されている場合にも、この他の機器とエンジンとを接続する配管を中央の隔壁とエンジンユニットとの間に配管してもよい。
【００２６】
中央の隔壁の形状は、上述の実施形態で説明したような形状に限定されず、少なくともエンジンユニットとの間にパイプを配管できる程度に上部を下部よりもエンジンユニットから離隔するように形成されていればよい。
また、上述の実施形態で説明したステップの形状や設置方法及び設置位置はあくまでも一例であり、これに限定されるものではない。したがって、ステップを複数箇所設けることも勿論可能である。
【００２７】
さらに、上述の実施形態では、オイルクーラをエンジンやラジエータとは別置きにした形式の油圧ショベルに本発明を適用した例について説明したが、オイルクーラをラジエータとともにエンジンに直列に配置した形式の油圧ショベルにも適用することは勿論可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の建設機械のエンジンルーム構造によれば、エンジンユニットから離隔するように形成された隔壁の上部とエンジンユニットとの間にパイプが配置されるとともに、この隔壁の上端部の一部に作業デッキからエンジンユニットに向かって伸びるステップが設けられているので、パイプの配管に伴う流路面積の増大を最小限にして冷却器やエンジンの冷却効率の低下を抑制できるとともに、ステップを足場にすることによってエンジン等のメンテナンスを容易に行うことができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる油圧ショベルのエンジンルームの構成を示す模式的な平面図である。
【図２】図１のII−II断面を示す模式図である。
【図３】図１のIII−III断面を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかるステップの設置方法を示す斜視図である。
【図５】従来の油圧ショベルの構成を示す模式的な平面図である。
【符号の説明】
２ 上部旋回体
２ｂ サイドドア
２ｃ 作業デッキ
４ エンジン
４ａ ファン
４ｂ 過給器
４ｃ マフラ
６ カウンタウェイト
７ オペレータ室
１０ ラジエータ
１１ オイルクーラ
１２ モータ
１２ａ ファン
１３，１４ 流路
１６ エンジンユニット
１７ アフタクーラ
１７ａ，１７ｂ，１８ａ パイプ
１８ エアクリーナ
２０，２１，２２ 隔壁
２１ａ 隔壁の下部
２１ｂ 隔壁の上部
２５ ステップ
２６Ａ，２６Ｂ，２７Ａ，２７Ｂ ブラケット

Claims (4)

1. ラジエータ及びオイルクーラのうち少なくとも一方の冷却器とファンとエンジンとが直列に配置されたエンジンユニットと、パイプを介して上記エンジンに接続される機器と、上記エンジンユニットを挟むように上記エンジンユニットの側方に配置された一対の隔壁とを備え、上記一対の隔壁によって、上記の各隔壁と上記エンジンユニットとの間に上記ファンにより生成される冷却風の流路が形成されるとともに、上記エンジンのメンテナンス作業を行う上での足場として用いる作業デッキが機体上面に設けられて、少なくとも一方の隔壁の上端部は上記作業デッキに連接されている建設機械のエンジンルーム構造において、
   上記一方の隔壁は、下部を上記エンジンユニットに近接して配置される一方、上部を下部よりも上記エンジンユニットから離隔するように形成され、
   上記一方の隔壁の上部が上記エンジンユニットから離隔するように形成されたことにより、上記一方の隔壁の上部と上記エンジンユニットとの間に形成された空間に上記パイプが配管されるとともに、
   上記一方の隔壁の上端部の一部に上記作業デッキから上記エンジンユニットに向かって伸びるステップが設けられている
   ことを特徴とする、建設機械のエンジンルーム構造。
2. 上記機器がアフタクーラである
   ことを特徴とする、請求項１記載の建設機械のエンジンルーム構造。
3. 上記機器がエアクリーナである
   ことを特徴とする、請求項１記載の建設機械のエンジンルーム構造。
4. 上記ステップはブラケットを介して上記一方の隔壁の壁面に支持されている
   ことを特徴とする、請求項１〜３の何れかの項に記載の建設機械のエンジンルーム構造。

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