JP4210575B2 - 建設機械用エンジンエンクロージャ構造及びエンジンエンクロージャ付き建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、建設機械用エンジンエンクロージャ構造及びエンジンエンクロージャ付き建設機械に関する。

今日、油圧ショベル、ホイール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。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や油圧ポンプ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、エンジンルームの横に、比較的大容量のラジエータやオイルクーラなどからなるクーリングユニットをそなえ、これらクーリングユニットによってエンジン冷却水や作動油を冷却するようにしている。

また、クーリングユニットによる冷却の他、エンジン自体に外気（冷却風）を当てて冷却することもなされている。その場合、エンジンルームに大量の外気を導入するほどエンジンを効果的に冷却することができるため、一般にエンジンルームに多くの開口を形成し、より大量の外気を導入することがなされてきた。しかし、エンジンルームに多くの開口を有すると、エンジンの稼動音がその開口を通じて建設機械の外部に漏れ出し、騒音の原因となる。

そこで、このようにエンジンに冷却風を当てる建設機械では、騒音の低減を目的として種々の技術が開発されている。例えば特許文献１には、ラジエータ等のクーリングユニットの冷却に用いられた冷却空気をエンジン・ラジエータルーム内に導入してエンジンを冷却する構成において、クーリングユニットとエンジンとの間に仕切部材を設ける技術が提案されている。

以下、この特許文献１の技術について図を用いて説明する。
図５は、走行式の建設機械である油圧ショベルを示す図である。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、上部旋回体に設けられ種々の作業を行なう作業装置１０３との３つの部分で構成されている。

図６は、図５に示した油圧ショベルのエンジン・ラジエータルームの内部構成を示す機体前方から見た模式的な断面図である。図示するように、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（図５参照）を作動させている。

この建設機械では、図６に示すように、油圧モータ１０６によって駆動される冷却ファン１０７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などからなるクーリングユニット１０８をそなえ、これらクーリングユニット１０８によってエンジン冷却水や作動油が冷却される。

つまり、冷却ファン１０７の回転により、クーリングユニット１０８が設置されたラジエータルーム１０２Ａの開口部（導入口）１０９から、外部の空気（冷却風）が矢印Ａ１で示すように吸引され、この空気が、クーリングユニット１０８を通過する際にクーリングユニット１０８を流れるエンジン冷却水や作動油を冷却するのである。

ところで、上述したように、稼動中にはエンジン１０４は大きな稼動音が生じる。この稼動音はラジエータルーム１０２Ａを介して外部に漏洩し、これが騒音の原因の一つとなる。そこで特許文献１の技術では、エンジン１０４と冷却ファン１０７との間にエンジン１０４の稼動音を遮断する仕切部材１１０が設けられている。これにより、エンジン１０４の駆動音がラジエータルーム１０２Ａを介して外部に騒音として漏洩することを防止することができる。

しかし仕切部材１１０を設けると、エンジン１０４が設置されたメインエンジンルーム１０２Ｂ内の密閉度合いが高まるため、エンジン１０４の熱がメインエンジンルーム１０２Ｂにこもり易くなる。そこで、仕切部材１１０はラジエータルーム１０２Ａ内の空気をメインエンジンルーム１０２Ｂ内に導入するように形成されている。これによりクーリングユニット１０８の冷却に使用された空気は、続いてメインエンジンルーム１０２Ｂ内のエンジン１０４を冷却するのに用いられる。

また、メインエンジンルーム１０２Ｂの底面には、開口部１１１が形成されており、エンジン１０４の冷却に用いられた空気はこの開口部１１１からエンジン・ラジエータルーム外に放出される（矢印Ａ２，Ａ３）。また、冷却ファン１０７の上下のエンジン・ラジエータルーム壁面にも開口部１１２，１１３が形成されており、メインエンジンルーム１０２Ｂ内に導入されない空気はこれらの開口部１１２，１１３から放出されることになる（矢印Ａ４，Ａ５）。

特許文献１記載の建設機械は以上のように構成されているため、仕切部材１１０によってエンジン１０４から生じる騒音が外部に漏洩することを抑制できるほか、クーリングユニット１０８の冷却に用いた空気を使用してエンジン１０４の冷却を行ない、メインエンジンルーム１０２Ｂ内が高温になることを防止することができる。
特開２００２−３０２９６９号公報

しかし、特許文献１の技術では、開口部１１１，１１２，１１３などの開口によりエンジン・ラジエータルームの内部と外部とが一部連通していた。これにより、これらの開口を通じてエンジン１０４の稼動音が外部に漏洩して騒音となる虞があり、騒音低減のために更なる工夫の余地があった。

本発明は、上記の課題に鑑みて創案されたもので、メインエンジンルーム内が高温となることを抑制することができ、且つ、騒音を低減することができる、建設機械用エンジンエンクロージャ構造、及び、エンジンエンクロージャ付き建設機械を提案することを目的とする。

本発明の建設機械用エンジンエンクロージャ構造は、排気部分を残して建設機械に搭載されたエンジンを覆うエンジンエンクロージャを備え、該エンジンのためのクーリングユニットを冷却するために油圧モータで駆動される冷却ファンの設置部に隣接した該エンジンエンクロージャの壁部に、該壁部から該冷却ファンの直近にまで延在して、その導入口が該冷却ファンの直近に開口するダクトが該壁部の上下にそれぞれ配設され、該壁部の下部の該ダクトが、該壁部の上部の該ダクトよりも大きい開口を有することを特徴とする（請求項１）。これにより、上記の導入した外気によってエンジンエンクロージャ内を効率的に冷却しながら、エンジンから生じる騒音が外部に漏洩することを防止することができる。

本発明のエンジンエンクロージャ付き建設機械は、エンジンと、排気部分を残して該エンジンを覆うエンジンエンクロージャと、該エンジンのためのクーリングユニットを冷却する冷却ファンと、該エンジンにより駆動される油圧ポンプに油圧ラインを介して接続されて該冷却ファンを駆動する油圧モータとを備え、該エンジンエンクロージャの壁部に隣接して上記の冷却ファン及び油圧モータが取り付けられるとともに、該エンジンエンクロージャにおける該冷却ファン及び油圧モータの取付部に隣接した壁部に、該壁部から該冷却ファンの直近にまで延在して、その導入口が該冷却ファンの直近に開口するダクトが該壁部の上下にそれぞれ配設され、該壁部の下部の該ダクトが、該壁部の上部の該ダクトよりも大きい開口を有することを特徴とする（請求項３）。これにより、エンジンエンクロージャ内を効率的に冷却しながら、騒音を低減することができる。

また、該ダクトに吸音材が取り付けられていることが好ましい（請求項２，４）。

本発明によれば、エンジンエンクロージャでエンジンを覆うことによって騒音を低減することができ、また、エンジンエンクロージャ内を外気によって冷却することができる。
特に、エンジンエンクロージャの壁部の上下にダクトがそれぞれ配設されることによって、流入する空気は上部の開口部に向かってエンジンルームを下方から上方へ向かう流れと、エンジンルームの上部から上部の開口部へ向かう流れが形成されるため、エンジン全体を冷却することができる。
また、エンジンエンクロージャの壁部の上下にそれぞれ配設されるダクトによって、エンジンの稼動音の拡散する方向が規制され、騒音を低減することができる。
また、上記のダクトに取り付けられた吸音材によっても、エンジンの騒音を低減することができる。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、適宜変形して実施することができる。
図１は本発明の一実施形態としての建設機械を示す側面図、図２は本発明の一実施形態としての建設機械用エンジンエンクロージャ構造を説明する模式的な断面図、図３は図２のIII矢視方向から見た拡大斜視図，図４は図２のIV矢視方向から見た拡大斜視図である。

図１に示すように、建設機械としての油圧ショベル１００は、下部走行体１と、下部走行体１の上側に旋回可能に配設された上部旋回体２と、上部旋回体２に設けられ種々の作業を行なう作業装置３の３つの部分で構成されている。このうち上部旋回体２には、その機体後方にカウンタウェイト２Ａが配設されている。

図１に示すように、カウンタウェイト２Ａの機体前方にはエンジン・ラジエータルーム２Ｂが配設されている。そして、図２に示すように、このエンジン・ラジエータルーム２Ｂ内のメインエンジンルーム２Ｃには、エンジン４がそのクランク軸を機体左右方向に向けて配設されている。さらに、エンジン４の機体右方（図中右側）には油圧ポンプ５が設置されていて、エンジン４の上部にはエンジン４の排気を排出するエンジン排気管４Ａが設けられている。

メインエンジンルーム２Ｃの上方の壁には、エンジン排気管４Ａが挿通される開口部（排気部分）１１が形成されていている。また、エンジン排気管４Ａの排気口側端部は開口部１１よりも内側に位置するよう配設されている。これにより、エンジン排気管４Ａからのエンジン排気は、開口部１１とエンジン排気管４Ａとで協働してなすエジェクタ作用によって、開口部１１を通ってメインエンジンルーム２Ｃから油圧ショベル１００外部に排出される。

メインエンジンルーム２Ｃの機体左方にはラジエータルーム２Ｄが設けられている。このラジエータルーム２Ｄには、ラジエータやオイルクーラなどからなるクーリングユニット８が設置されている。さらに、クーリングユニット８のメインエンジンルーム２Ｃ寄り部分には、油圧ポンプ５によって稼動させられる油圧モータ６が配設され、油圧モータ６には、ラジエータルーム２Ｄ側からメインエンジンルーム２Ｃ側に向けて空気を送るよう回転する冷却ファン７が取り付けられている。なお、このファン７はファン防護ネット部材７Ａで覆われている。

ラジエータルーム２Ｄには上部及び側部に開口部９が形成されていて、この開口部９を通じて外部の空気がラジエータルーム２Ｄに導入される。よってエンジン４の稼動時には、冷却ファン７が油圧モータ６によって回転させられるので、油圧ショベル１００外部の空気は矢印Ａ９で示すように開口部９から吸引され、クーリングユニット８を冷却することになる。なお、通常、開口部９は、中型機においてはラジエータルーム２Ｄの上部に形成され、大型機においてはラジエータルーム２Ｄの側部にルーバー付き開口として形成されることが多い。これらの開口部９をどの位置に設けるかは任意であって、本実施形態のようにラジエータルーム２Ｄの上部及び側部の両方にも受けてもよく、また、ラジエータルーム２Ｄの上部または側部に選択的に設けても良い。
また、油圧ポンプ５には油圧ライン１２が接続されていて、この油圧ライン１２を通じて油圧ショベル１００の駆動部、例えば、作業装置３や油圧モータ６などに作動油が供給されている。

さらに、本実施形態の油圧ショベル１００では、メインエンジンルーム２Ｃとラジエータルーム２Ｄとの間、即ち、エンジン４と油圧モータ６との間に、冷却ファン７の設置部に隣接して、メインエンジンルーム２Ｃとラジエータルーム２Ｄとを隔離する仕切壁１０が設けられている。したがって、エンジン４が設置されたメインエンジンルーム２Ｃは、エンジン排気管４Ａのための開口部１１を残して外部から隔離された状態となる。言い換えれば、エンジン４は、メインエンジンルーム２Ｃの壁面と仕切壁１０とからなるエンジンエンクロージャ１３によって、開口部１１以外の部分をすべて覆われているのである。

仕切壁１０の下部には、ラジエータルーム２Ｄの空気をメインエンジンルーム２Ｃに導入するための第１の外気導入部材として、冷却風導入ダクト１４が配設されている。図３に示すように、この冷却風導入ダクト１４はメインエンジンルーム２Ｃとラジエータルーム２Ｄとを連通する外気導入路として形成されていて、後述する上部冷却風導入ダクト１５よりも大きい開口を有するダクトとして形成されている。また、その機体左方側端部はファン防護ネット部材７Ａに当接し、その機体右方側端部はメインエンジンルーム２Ｃ内に位置するよう配置されている。

一方、仕切壁１０の上部には、ラジエータルーム２Ｄの空気をメインエンジンルーム２Ｃに導入するための第２の外気導入部材として、上部冷却風導入ダクト１５が配設されている。上部冷却風導入ダクト１５もメインエンジンルーム２Ｃとラジエータルーム２Ｄとを連通する外気導入路として形成されていて、図４に示すように、その機体左方側端部はファン防護ネット部材７Ａに当接し、その機体右方側端部はメインエンジンルーム２Ｃ内に位置するよう配置されている。
なお、ここでは冷却風導入ダクト１４及び上部冷却風導入ダクト１５の機体左方側端部をファン防護ネット部材７Ａに当接するものとして説明するが、これらの端部はそれぞれファン防護ネット部材７Ａの近傍にあれば当接していなくともよい。

さらに、冷却風導入ダクト１４及び上部冷却風導入ダクト１５の内壁には、吸音材１４ａ，１５ａがそれぞれ貼り付けされている。また、本実施形態では用いていないが、メインエンジンルーム２Ｃ内やラジエータルーム２Ｄ内に、適宜、吸音材を配設してもよい。
本実施形態の油圧ショベル１００は以上のように構成されているので、エンジン４の稼動時には、油圧モータ６によって冷却ファン７が回転させられて、矢印Ａ９で示すように開口部９からラジエータルーム２Ｄ内に空気が吸入される。吸入された空気はクーリングユニット８を冷却し、機体右方に流れ、冷却風導入ダクト１４及び上部冷却風導入ダクト１５に流入する。この際、冷却風導入ダクト１４の方が上部冷却風導入ダクト１５よりも大きい開口を有するよう形成されているので、吸入された空気の多くは冷却風導入ダクト１４に流入する。

冷却風導入ダクト１４に流入した空気は、矢印Ａ１４で示すようにメインエンジンルーム２Ｃを底部から上方に向かって流れる。この流れの過程でエンジン４の表面に空気が触れ、エンジン４が冷却される。そして、メインエンジンルーム２Ｃを流通した空気は、エンジン４の排気とともに開口部１１から同様にしてエジェクタ作用により油圧ショベル１００外部に効率よく排出される。
一方、上部冷却風導入ダクト１５に流入した空気は、矢印Ａ１５で示すようにメインエンジンルーム２Ｃの主に上部を流れる。この流れの過程でエンジン４やエンジン４付随のターボチャージャ（図示省略）、オルタネータ（図示省略）等の補機の表面に空気が触れてエンジン４やターボチャージャ等の補機が冷却され、メインエンジンルーム２Ｃを流通した空気は、エンジン４の排気とともに開口部１１からエジェクタ作用により油圧ショベル１００外部に効率よく排出される。

吸入した空気は冷却風導入ダクト１４を通るので、大量の空気がメインエンジンルーム２Ｃ内を下方から上方に流れる。したがって、吸入した空気はエンジン４表面の広い面積に触れることになり、エンジン４を効果的に冷却することができる。
また、通常、冷却風導入ダクト１４のようにメインエンジンルーム２Ｃの隅部のみから空気を流した場合には、仕切壁１０上部付近には空気が流れず、その部分ではエンジン４の冷却を十分に行なうことができない虞がある。しかし、本実施形態では上部冷却風導入ダクト１５によって仕切壁１０上部付近に空気の流れを作り出しているので、エンジン４ひいてはエンジン４に付随のターボチャージャ等の補機を含め、エンジン４全体を確実に冷却することができる。

次いで騒音に注目すると、本実施形態では、エンジン４をエンジンエンクロージャ１３で覆っており、エンジン４の駆動音は主に開口部１１、冷却風導入ダクト１４、及び、上部冷却風導入ダクト１５から外に漏れることになる。
しかし、冷却風導入ダクト１４及び上部冷却風導入ダクト１５はエンジン４の稼動音が拡散する方向を規制して、エンジン４の駆動音が油圧ショベル１００の外部へ直接放出されないように、即ち、エンジン４の駆動音がラジエータルーム２Ｄ内の壁面やクーリングユニット８等で弱められるようにすることができる。したがって、騒音を増加させる可能性がある機体上面及び機体下面へのエンジン４の稼動音の拡散を防止することができるのである。

加えて、冷却風導入ダクト１４及び上部冷却風導入ダクト１５の壁面には吸音材１４ａ，１５ａが貼り付けられているので、外部に漏れるエンジン４の稼動音を弱めることができる。つまり、本実施形態では、冷却風導入ダクト１４及び上部冷却風導入ダクト１５によってエンジン４の稼動音の拡散する方向を規制し、且つ、吸音材１４ａ，１５ａによってその音量を弱めることができるため、騒音を低減させることが可能となる。

よって、エンジン４の稼動音の大部分はエンジンエンクロージャ１３、冷却風導入ダクト１４及び上部冷却風導入ダクト１５によって規制され、エンジン４の稼動音はその一部が開口部１１のみから外部に放出されることになる。これにより、従来よりも油圧ショベル１００が生じる騒音を大幅に低減することができる。

さらに、冷却風導入ダクト１４及び上部冷却風導入ダクト１５の機体左方側端部はファン防護ネット部材７Ａに当接或いは近傍まで延びている。つまり、冷却風導入ダクト１４及び上部冷却風導入ダクト１５は冷却ファン７の直近にまで延在し、それらの機体左方側端部が油圧モータ６よりも機体左方側にある冷却ファン７の直近に位置しているため、万が一、油圧モータ６や油圧ライン１２等から作動油が漏れ出すことがあっても、漏れ出した作動油がメインエンジンルーム２Ｃ内に入り込むことを防止することができる。つまり、仮に油圧モータ６や油圧ライン１２から作動油が漏れ出した場合には、冷却ファン７の起こす気流によって作動油は油圧モータ６や油圧ライン１２よりも機体右方に飛散するものと考えられるため、冷却風導入ダクト１４の開口及び上部冷却風導入ダクト１５の開口が油圧モータ６よりも冷却ファン側（即ち、機体左方側）に位置している場合には、作動油は冷却風導入ダクト１４の開口及び上部冷却風導入ダクト１５の開口に入り込むことはない。なお、ここで冷却ファン７の直近とは、油圧モータ６よりも冷却ファン７側で、且つ、冷却ファン７の回転によってラジエータルーム３D内の空気を冷却風導入ダクト１４及び上部冷却風導入ダクト１５に導入することができる位置のことをいうものである。

以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述した説明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において適宜変形して実施することができる。
例えば、建設機械として油圧ショベル以外のものを用いても良い。
また、冷却風導入ダクト及び上部冷却風導入ダクトに、吸音材を取り付けずに実施をすることも可能である。
また、上記実施形態では冷却風導入ダクトを上部冷却風導入ダクトよりも大きく形成したが、冷却風導入ダクト及び上部冷却風導入ダクトの大きさは任意であり、その大きさは適宜決定すればよい。
また、冷却風導入ダクト１４、上部冷却風導入ダクト１５などのダクトは板金製、ラバー製など、形成する材料は限定されない。ただし、大径ラバーホース等のラバー製ダクトを採用することにより、フレキシブル性のあるダクトとなり組み立てを容易に行なうことができるようになる。

本発明は、走行式の建設機械や定置式の建設機械等、種々の建設機械について実施することができる。特に、騒音対策が重要となる都市部や住宅地において用いられる建設機械に用いて好適である。

本発明の一実施形態としての建設機械である油圧ショベルの側面図である。 本発明の一実施形態としての建設機械用エンジンエンクロージャ構造を説明する模式的な断面図である。 図２のIII矢視方向から見た拡大斜視図である。 図２のIV矢視方向から見た拡大斜視図である。 背景技術としての建設機械を示す斜視図である。 背景技術としての建設機械の内部構成を示す模式的な断面図である。

符号の説明

１，１０１ 下部走行体
２，１０２ 上部旋回体
２Ａ カウンタウェイト
２Ｂ エンジン・ラジエータルーム
２Ｃ，１０２Ｂ メインエンジンルーム
２Ｄ，１０２Ａ ラジエータルーム
３，１０３ 作業装置
４，１０４ エンジン
４Ａ エンジン排気管
５，１０５ 油圧ポンプ
６，１０６ 油圧モータ
７，１０７ 冷却ファン
７Ａ ファン防護ネット部材
８，１０８ クーリングユニット
９，１０９ 開口部
１０ 仕切壁
１１ 開口部
１２ 油圧ライン
１３ エンジンエンクロージャ
１４ 冷却風導入ダクト（外気導入部材）
１５ 上部冷却風導入ダクト（外気導入部材）
１４ａ，１５ａ 吸音材
１００ 油圧ショベル（建設機械）
１１０ 仕切部材
１１１，１１２，１１３ 開口部

Claims (4)

1. 排気部分を残して建設機械に搭載されたエンジンを覆いエンジンルームを形成するエンジンエンクロージャを備え、
   該エンジンのためのクーリングユニットを冷却するために油圧モータで駆動される冷却ファンの設置部に隣接した該エンジンエンクロージャの壁部に、該壁部から該冷却ファンの直近にまで延在して、その導入口が該冷却ファンの直近に開口するダクトが該壁部の上下にそれぞれ配設され、
   該壁部の下部の該ダクトに該導入口から流入した空気は、該エンジンの表面に触れながら該エンジンルームを底部から上方に向かって流れ、該エンジンの上部の開口部から排出されるとともに、
   該壁部の上部の該ダクトに該導入口から流入した空気は、該エンジンの表面に触れながら該エンジンルームの主に上部を流れ、該開口部から排出されるように構成され、
   該壁部の下部の該ダクトが、該壁部の上部の該ダクトよりも大きい開口を有する、
   ことを特徴とする、建設機械用エンジンエンクロージャ構造。
2. 該ダクトに吸音材が取り付けられている
   ことを特徴とする、請求項１に記載の建設機械用エンジンエンクロージャ構造。
3. 建設機械において、
   エンジンと、
   排気部分を残して該エンジンを覆いエンジンルームを形成するエンジンエンクロージャと、
   該エンジンのためのクーリングユニットを冷却する冷却ファンと、
   該エンジンにより駆動される油圧ポンプに油圧ラインを介して接続されて該冷却ファンを駆動する油圧モータとを備え、
   該エンジンエンクロージャの壁部に隣接して上記の冷却ファン及び油圧モータが取り付けられるとともに、
   該エンジンエンクロージャにおける上記の冷却ファン及び油圧モータの取付部に隣接した壁部に、該壁部から該冷却ファンの直近にまで延在して、その導入口が該冷却ファンの直近に開口するダクトが該壁部の上下にそれぞれ配設され、
   該壁部の下部の該ダクトに該導入口から流入した空気は、該エンジンの表面に触れながら該エンジンルームを底部から上方に向かって流れ、該エンジンの上部の開口部から排出されるとともに、
   該壁部の上部の該ダクトに該導入口から流入した空気は、該エンジンの表面に触れながら該エンジンルームの主に上部を流れ、該開口部から排出されるように構成され、
   該壁部の下部の該ダクトが、該壁部の上部の該ダクトよりも大きい開口を有する、
   ことを特徴とする、エンジンエンクロージャ付き建設機械。
4. 該ダクトに吸音材が取り付けられている
   ことを特徴とする、請求項３に記載のエンジンエンクロージャ付き建設機械。

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