JP4504711B2 - 建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、複数の熱交換器と、これら複数の熱交換器に流通させる空気の流れを生成するファンとを備え、複数の熱交換器の配置構造に特徴を有する建設機械に関する。

建設機械に搭載される冷却装置は、ラジエータ、オイルクーラ、インタークーラなどの複数の熱交換器と、これら複数の熱交換器に流通させる空気の流れ生成するファンとを備え、複数の熱交換器が直列に配置されるもの（以下「第１従来技術」という）がある。

また、別の冷却装置として、複数の熱交換器と、これら複数の熱交換器に流通させる空気の流れを生成するファンとを備え、複数の熱交換器が並列に配置されたもの（以下「
第２従来技術」という）がある。

これらの従来技術では、車体を支持する車体フレームの幅により設置スペースが制限さ
れており、搭載される各熱交換器の大きさは、車体フレームの幅に収まるように設計されている。

なお、第１従来技術では、熱交換器の空気が流通する面が重なっており、隣接する面の
間隔が狭いために、メンテナンスや清掃を行いにくいという問題がある。また、上流に位
置する熱交換器が下流に位置する熱交換器への空気の流れの抵抗になること、上流に位置
する熱交換器によって下流に位置する熱交換器へ流れる空気が暖められることから、下流に位置する熱交換器の冷却性能を確保するには大きな風量が必要になる。

これに対し、第２従来技術では、空気が流通する面が重なっていないので、第１従来技術よりも清掃が容易に行える。また、車体フレームの幅内に複数の熱交換器が並列しているために各熱交換器の大きさは車体フレームの幅に制約されて小さくなるが、各熱交換器に新鮮な空気を流通させることができるので、各熱交換器が小さくても必要な冷却性能を発揮させることができる。
特開２００３−１３６９７２号公報

建設機械には、騒音規制が適用されている。このため、冷却装置を使用する際には、騒
音規制に対応するようにファンの回転速度を抑えて騒音を低減する必要があるが、ファン
の回転数を抑えると熱交換器を流通する風量が少なくなり、熱交換器による冷却性能が低下する。熱交換器の冷却性能の低下はエンジン等の発熱する機器のオーバーヒートを招き、故障の原因になるおそれがあるので、冷却装置の十分な冷却性能を確保しなければならない。これらのことから、例え、騒音規制に対応するようにファンの回転速度を抑えて熱交換器を流通する風量を少なくしても、必要な冷却性能を確保できる冷却装置が要望されている。

この要望に対し、上述した第１従来技術では、上流に位置する熱交換器が下流に位置す
る熱交換器への空気の流れの抵抗となって下流の熱交換器に流通する風量が減少することと、上流に位置する熱交換器によって下流に位置する熱交換器を流通する空気が暖められることから、下流に位置する熱交換器を十分に冷却するためには多くの風量が必要であるが、騒音規制に対応するようにファンの回転速度を抑えて熟交換器を流通する風量を少なくすると、複数の熱交換器のすべての冷却性能を十分に確保するということが困難になる。

また、上述の第２従来技術では、前述したような問題ないために各熱交換器の大きさ（容量）が第１従来技術より小さくてもある程度の冷却性能が得られるが、各熱交換器の大きさは車体フレームの幅に収まる範囲に制限されており、この制限された熱交換器の大きさで、騒音規制に対応するようにファンの回転速度を抑えて熱交換器を流通する風量を少なくすると、複数の熱交換器のすべての冷却性能を確保することが困難になる。つまり、第２従来技術では、車体フレームの幅という設置スペースの制約により熱交換器の大きさ（容量）を大きくすることができないために、冷却性能を向上させることが困難であった。

なお、第２従来技術では、より容量の大きな熱交換器を設置するために、車体フレーム
の幅寸法を変更して熱交換器の設置スペースを大きくすることが考えられるが、車体フレームは車体全体を支持する大きな部品であることや、ホイールローダでは左右の車輪の間に車体フレームが配置されるので、車体フレームの幅寸法を変更するためには車輪の間隔も変更する必要があることなどから、車体フレームの寸法の変更は難しい。

また、高さ寸法を変更して熱交換器の設置スペースを大きくすることが考えられるが、ホイールローダでは後方視界の悪化が特に問題になることから、高さ寸法の変更も難しい。

本発明は、上述の実情によりなされたものであり、その目的は、複数の熱交換器と、これら複数の熱交換器に流通させる空気の流れを生成するファンとを備え、複数の熱交換器が並列に配置される建設機械において、設置スペースの制約に対応しつつ、冷却性能を向上させることができる建設機械を提供することにある。

上述の目的を達成するために、本発明は、複数の熱交換器と、これら複数の熱交換器に流通させる空気の流れを生成するファンとを車体フレーム上の機械室内に備え、この機械室の前方に運転室が設けられた建設機械において、前記機械室は、その底部が前記車体フレームにより形成されているとともに、その車体フレームよりも上方において前記車体フレームの幅よりも両側方に突出した格納スペースを形成しており、前記車体フレームはその幅方向の両側部に立上がり部を有した凹形状を成し、前記複数の熱交換器は、前記車体フレームの幅方向に並列に配置された第１〜第３熱交換器から構成され、前記第１熱交換器は前記機械室内の上端から下端に亘って延設されるとともに、前記車体フレームの凹形状の内側の空間内にその第１熱交換器の下部が収納され、前記第２熱交換器は前記車体フレームの一方の立上がり部の上方において、前記第１熱交換器に対しこの第１熱交換器の一側方に隣接した状態で、前記機械室の一側部に形成された前記格納スペース内に収納され、前記第３熱交換器は前記車体フレームの他方の立上がり部の上方において、前記第１熱交換器の他側方に隣接した状態で、前記機械室の他側部に形成された前記格納スペース内に収納された構成であることを特徴とする。

また、本発明は、前記発明において、前記第１熱交換器はラジエータであり、前記第２，第３熱交換器の一方がインタークーラであり、他方がオイルクーラであり、前記第１熱交換器は前記第２，第３熱交換器よりも容量が大きいことを特徴とする。

以上で説明したように、本発明では、第２，第３熱交換器を、車体フレームの幅よりも側方に突出した格納スペースに収容するようにした。これにより、第１〜第３熱交換器のすべてまたは一部の熱交換器の容量を、大きくすることができ、冷却性能を向上することができる。したがって、騒音規制に対応する少ない風量でも十分な冷却性能を有する建設機械の実現に貢献できる。
また、第１熱交換器を車体フレームの凹形状の内側の空間分だけ下方に延ばした大きいサイズ（容量）のものを採用でき、限られた設置スペースで第１熱交換器の冷却性能を向上させることができる。この第１熱交換器の冷却性能の向上に伴い、第１熱交換器の幅を少し狭めることで、第２，第３熱交換器を車体フレームの中央部に寄せて配置し、格納スペースへの突出量を抑えることで、運転室からの後側方の視界悪化を防止する。

以下で本発明の建設機械の一実施形態について図１〜５を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施形態を備えたホイールローダの側面図、図２は、ホイールローダに備えられる熱交換器の配置を示す側面図、図３は、図２のA−A線断面図、図４は、図２のB−B線断面図、図５は、熱交換器の設置手段を示す正面図である。

図１において、ホイールローダ１は、車体２と、この車体２の両側方の前後に設けられる車輪３，４と、車体２の前方に設けられる作業装置６とを備えている。車体２は、後述する車体フレーム１６を主構造物としその中央部に設けられる運転室５と、この運転室５の後方に設けられる機械室７等とを有する。

機械室７は、底部が両側部に立上がり部１６ａ，１６ｂを有して断面凹状の空間を有する車体フレーム１６でなり、その上部および左右の側部が開閉可能なカバー等に覆われて内部に機器収容空間を形成している。そして、図２に示すように、車輪３，４や作業装置６を駆動させる動力源となるエンジン１１と、エンジン１の吸気冷却用のインタークーラ１３、ラジエータ１４および作業装置６等を駆動する作動油を冷却するオイルクーラ１５の複数の熱交換器と、エンジン１１によって駆動され、熱交換器に流通させる空気の流れを生成するファン１２とを収容する。なお、図３において、Ｗ２は車体フレーム１６の幅寸法を示し、Ｗ３は、左右の後輪４の間隔寸法を示している。インタークーラ１３、ラジエータ１４およびオイルクーラ１５は、例えば図３に示すように、機繊室７内において並列に配置している。

なお、インタークーラ１３、ラジエータ１４およびオイルクーラ１５は、エンジン１１が搭載される車体フレーム１６の幅寸法等によって決まるファン１２の径と騒音規制等によって決まるファン１２の回転数とから算出される発生風量と、その風量によって必要な冷却性能を得られるように大きさ（容量；放熱面積）が設定される。

車体フレーム１６は、その両側部に立上がり部１６ａ，１６ｂを有し、それらの間に設置スペース１７を形成するから、立上がり部１６ａ，１６ｂの間の長さが機械室７に収容される機器の大きさ（幅）を制限することになる。本発明の実施の形態では、上記により設定された大きさのインタークーラ１３、ラジエータ１４およびオイルクーラ１５を並列に配置し、かつ幅寸法Ｗ２の車体フレーム１６上に設置しつつ、それらの大きさが車体フレーム１６の幅に制約を受けないようにするために、以下のような構成を採用する。

すなわち、図３、図４に示すように機械室７の後部を、車体フレーム１６の幅よりも左右に突出させて、幅Ｗ２よりも広い空間の格納スペース１８を形成し、この格納スペース１８にインタークーラ１３、ラジエータ１４およびオイルクーラ１５を幅Ｗ２よりも広い幅Ｗ１（占有スペース）で並列に配置する。

この並列配置の際、格納スペース１８の車体フレーム１６の幅よりも左右に突出した空間にそれぞれインタークーラ１３、オイルクーラ１５を配置し、それらの間にラジエータ１４を配置する。インタークーラ１３、オイルクーラ１５は、車体フレーム１６を越えて左右に突出する空間に配置される関係上、設置スペース１７に制約を受けない高さ位置、すなわち、車体フレーム１６の両側の立上がり部１６ａ，１６ｂの高さ以上の高さ位置に配置され、その間に位置するラジエータ１４は、車体フレーム１６の立上がり部１６ａ，１６ｂ間に位置して設けられる。

そして、格納スペース１８下方の車体フレーム１６の立上がり部１６ａ，１６ｂに囲まれる凹形状部分には、空間が形成され、ラジエータ１４を一部がこの空間に収容されるように配置する。これにより、ラジエータ１４をこの空間分だけ下方に伸ばした大きいサイズ（容量）のものを採用でき、限られた設置スペースでラジエータ１４の冷却性能を向上させることができる。このラジエータ１４の性能向上に伴い、ラジエータ１４の幅を少し狭めることで、インタークーラ１３、オイルクーラ１５を車体フレーム１６の中央部に寄せて配置し、格納スペース１８の左右への突出量を抑えることで、運転室５からの後側方の視界悪化を防止する。

なお、機械室７の格納スペース１８の外郭となるカバーは、樹脂もしくは鋼板にて構成する。

次に上述したインタークーラ１３、ラジエータ１４およびオイルクーラ１５を機械室７および車体フレーム１６上の設置スペース１７へ設置する具体的な構造について説明する。

図５に示すように、インタークーラ１３、ラジエータ１４およびオイルクーラ１５を設置スペース１７に固定する手段として設置手投２０が用いられる。設置手段２０は、設置スペース１７に固定される固定部２１が設けられて、設置スペース１７に立設されるとともにラジエータ１４が取り付けられる第１枠部２２を備えている。また、設置手段２０は、インタークーラ１３、ラジエータ１４およびオイルクーラ１５の占有スペースが設置スペース１７に制約を受けない高さ位置にあって設置スペース１７の幅寸法W２を越えて配置されるインタークーラ１３およびオイルクーラ１５がそれぞれ取り付けられる２つの取付部、すなわち、第１枠部２２の左側方に設けられインタークーラ１３が取り付けられる第２枠部２３と、第１枠部２２の右側方に設けられオイルクーラ１５が取り付けられる第３枠部２４とを備えている。

この設置手段２０は、第１枠部２２、第２枠部２３および第３枠部２４の上辺を形成する上部材２５と、この上部材２５に上端部が固定され第１枠部２２の左辺および第２枠部２３の右辺を形成する中央左部材２６と、上部材２５に上端部が固定され第１枠部２２の右辺および第３枠部２４の左辺を形成する中央右部材２７と、中央左部材２６に左端部が固定され右端部が中央右部材２７に固定されて第１枠部２２の下辺を形成する中央下部材２８と、上部材２５に上端部が固定され第２枠部２３の左辺を形成する左端部材２９と、この左端部材２９に左端部が固定され右端部が中央左部材２６にアングル材３０を介して固定されて第２枠部２３の下辺を形成する左下部材３１と、上部材２５に上端部が固定され第３枠部２４の右辺を形成する右端部材３２と、この右端部材３２に右端部が固定され左端部が中央右部材２７にアングル材３３を介して固定されて第３枠部２４の下辺を形成する右下部材３４とにより形成してある。

なお、前記固定部２１は、中央下部材２８の下面である。この中央下プレート２８の両端部の下面には、ねじ穴が穿設された取付座３５，３６を配置し、この取付座３５，３６を介して固定部２１を図示しないボルト等により車体フレーム１６に固定してある。

インタークーラ１３は、その上縁部、下緑部および左緑部のそれぞれを、第２枠部２３の上辺（上プレート２５）、下辺（左下プレート３１）、左辺（左端プレート２９）のそれぞれに重ねて、図示しないボルト等により固定してある。ラジエータ１４は、その上緑部、下緑部、左縁部および右縁部のそれぞれを、第１枠部２２の上辺（上部材２５）、下辺（中央下部材２８）、左辺（中央左部材２６）および右辺（中央右部材２７）のそれぞれに重ねて、図示しないボルト等により固定してある。また、オイルクーラ１５は、その上緑部、下緑部および右緑部のそれぞれを、第３枠部の上辺（上部材２５）、下辺（右下部材３４）および右辺（中央左部材２６）のそれぞれに重ねて、図示しないボルト等により固定してある。

このように構成した本実施形態では、エンジン１１によリファン１２を駆動すると、ファン１２から後方に向かって流れる空気の流れ、すなわち、図２に示す矢印３７，３８方向の空気の流れが生成される。これにより、新鮮な空気がインタークーラ１３、ラジエータ１４およびオイルクーラ１５のそれぞれを流通し、これらインタークーラ１３、ラジエータ１４およびオイルクーラ１５が冷却される。

本実施形態によれば、次の効果が得られる。
本実施形態では、機械室７の後部に車体フレーム１６の幅よりも左右に突出した格納スペース１８を形成し、インタークーラ１３、ラジエータ１４およびオイルクーラ１５を車体フレーム１６の構造上の制約を受けない高さ位置に配置してそれらの一部を格納スペースに１８に収容して配置するようにした。これによりインタークーラ１３、ラジエータ１４およびオイルクーラ１５のすべて、または一部の容量を大きくしてインタークーラ１３、ラジエータ１４およびオイルクーラ１５の占有スペースの幅寸法W１が設置スペース１７の幅寸法W２を越える大きさにすることができる。さらに、この設置に際し、格納スペース１８下方の車体フレーム上に形成される凹状空間にラジエータ１４を配置することで、容量の大きいラジエータ１３を搭載することが可能となり、冷却性能を向上させることが出来るとともに、格納スペース１８の左右への突出量を抑えることができ、運転室の後部側方の視界の悪化を防止できる。

また、インタークーラ１３、ラジエータ１４およびオイルクーラ１５同士を設置手段２０により固定して一体にし、この設置手段２０を設置スペース１７に固定した。これにより、インタークーラ１３、ラジ工一夕１４およびオイルクーラ１５を設置スペース１７にまとめて設置することができ、組立性、機械室７内での熱交換器のレイアウト性が向上できる。

また、本実施形態では、インタークーラ１３、ラジエータ１４およびオイルクーラ１５
を設置スペース１７に固定する設置手段２０が、設置スペース１７に固定される固定部２１（中央下部材２８）と、この固定部２１に固定され、インタークーラ１３、ラジエータ１４およびオイルクーラ１５の占有スペースが設置スペース１７に制約を受けない高さ位置にあって、設置スペース１７の幅寸法W２を越えて配置されるインタークーラ１３およびオイルクーラ１５のそれぞれが取り付けられる２つの取付部（第２枠部２３および第３枠部２４）とを備える。これにより、設置スペース１７の幅寸法Ｗ２を越えて配置されるインタークーラ１３およびオイルクーラ１５を、容易に設置スペース１７の幅寸法W２を越える位置に設置することができる。

また、本実施形態では、設置手段２０が、第１枠部２２と、窮２枠部２３と、第３枠部２４とを備え、これら第１枠部２２、第２枠部２３および第３枠部２４のそれぞれにインタークーラ３、ラジエータ１４およびオイルクーラ１５を取り付けた。これにより、インタークーラ１３、ラジエータ１４およびオイルクーラ１５のそれぞれが設置手段２０に対して安定して固定された状態にすることができる。

なお、本実施形態では、異なる種類の複数の熱交換器を、すなわち、インタークーラ１
３、ラジエータ１４およびオイルクーラ１５を並列に配置してあるが、本発明はこれに限
るものではなく、同種の熱交換器を並列に配置してもよい。

また、本実施形態では、図３に示すようにインタークーラ１３、ラジエータ１４およびオイルクーラ１５の順で左から右に配置したが、本発明はこれに限るものではなく、どのような順番でもよいが、発熱量の大きいエンジン１１冷却用のラジエータ１４を中央部に配置すると特に有効となる。

本発明の建設機械の一実施形態が備えられるホイールローダの側面図である。 本発明の建設機械の−実施形態に備えられる複数の熱交換器を側方から見た場合の配置を示す図である。 図２のA−A線断面図である。 図２のB−B線断面図である。 本発明の建設機械の一実施形態に備えられる設置手段の正面図である。

符号の説明

１ ホイールローダ
２ 車体
３，４ 車輪
７ 機械室
１０ 冷却装置
１１ エンジン
１２ ファン
１３ インタークーラ（熱交換器）
１４ ラジエータ（熱交換器）
１５ オイルクーラ（熱交換器）
１６ 車体フレーム
１７ 設置スペース
１８ 格納スペース
２０ 設置手段

Claims (2)

1. 複数の熱交換器と、これら複数の熱交換器に流通させる空気の流れを生成するファンとを車体フレーム上の機械室内に備え、この機械室の前方に運転室が設けられた建設機械において、
   前記機械室は、その底部が前記車体フレームにより形成されているとともに、その車体フレームよりも上方において前記車体フレームの幅よりも両側方に突出した格納スペースを形成しており、
   前記車体フレームはその幅方向の両側部に立上がり部を有した凹形状を成し、
   前記複数の熱交換器は、前記車体フレームの幅方向に並列に配置された第１〜第３熱交換器から構成され、
   前記第１熱交換器は前記機械室内の上端から下端に亘って延設されるとともに、前記車体フレームの凹形状の内側の空間内にその第１熱交換器の下部が収納され、
   前記第２熱交換器は前記車体フレームの一方の立上がり部の上方において、前記第１熱交換器に対しこの第１熱交換器の一側方に隣接した状態で、前記機械室の一側部に形成された前記格納スペース内に収納され、
   前記第３熱交換器は前記車体フレームの他方の立上がり部の上方において、前記第１熱交換器の他側方に隣接した状態で、前記機械室の他側部に形成された前記格納スペース内に収納された構成である
   ことを特徴とする建設機械。
2. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記第１熱交換器はラジエータであり、
   前記第２，第３熱交換器の一方がインタークーラであり、他方がオイルクーラであり、
   前記第１熱交換器は前記第２，第３熱交換器よりも容量が大きい
   ことを特徴とする建設機械。

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