JP4520892B2 - 作業機械の冷却構造 - Google Patents

Description

本発明は、特に小型の油圧ショベルに用いて好適の、作業機械の冷却構造に関するものである。

一般に、油圧ショベルを代表とする作業機械は、下部走行体と、下部走行体上に回転自在に結合された上部旋回体と、上部旋回体の前部に設けられた作業装置とから構成されている。
例えば、図３は比較的小型の油圧ショベルの上部旋回体の構成を示す平面図であり、上部旋回体１は、架台となる旋回フレーム１ａを有し、旋回フレーム１ａの前部にはオペレータ室用のキャブ８が配設され、後端部には作業装置と重量バランスをとるカウンタウエイト２が配設され、旋回フレーム１ａ上のカウンタウエイト２の前方にはエンジンを装備したエンジンルーム７が設けられ、さらに、エンジンルーム７の一側には冷却装置等が配設され、他側にはエンジンで駆動される作動油ポンプ９等が配設されている。

冷却装置は、例えば、エンジン冷却水を冷却するラジエータや、下部走行体及び作業装置を動作させるための作動油を冷却するオイルクーラ等からなるクーリングユニット４と、クーリングユニット４に冷却風を導入させる冷却ファン５とを有している。機体（上部旋回体）１の外表面をなすアウタパネル１ｂには、吸気口６が形成されており、冷却ファン５の回転によって、吸気口６から外気を導入して冷却風としてクーリングユニット４を通過させて、エンジン冷却水や作動油等を冷却するようになっている。

ところで、比較的小型の油圧ショベルでは、図３に示すように、上部旋回体１の後端部（図示右側）は、旋回半径を小さくするために平面視で略円形状に形成されている。上部旋回体１の後端部には、カウンタウエイト２が装備されるので、カウンタウエイト２の後端部が、左右のコーナ部を除去され、平面視で円弧状に形成されている。このため、カウンタウエイト２は、この左右のコーナ部を除去された分だけ重量が減少する。しかも、比較的小型の油圧ショベルでは、機体の安定性を向上させるために、カウンタウエイト２は、上部旋回体１に対して比較的大きく形成されている。

このような状況下で、カウンタウエイト２の重量を確保するには、カウンタウエイト２の前部を前方へ延設させなくてはならない。しかし、カウンタウエイト２の前方にはエンジンルーム７等が設けられ、小型の油圧ショベルの場合、このエンジンルーム７部分は既に狭隘なため、カウンタウエイト２を前方へ延長するにも限度がある。そこで、カウンタウエイト２をエンジンルーム７側に延長するとともに、カウンタウエイト２の左右部分を、符号２ａ，２ｂで示すように、上部旋回体１の側面に沿って前方に回りこむように延長させることでカウンタウエイト２の重量を確保している。

この結果、旋回フレーム１ａ上の特にエンジンルーム７側方の冷却装置の設置部分に冷却装置として更なる機器類を追加するスペースを確保することが困難となっている。そこで、キャブ内を空調するエアコンディショナ（以下、エアコンと記す）を装備する場合、エアコンの冷媒の熱交換器であるエアコンコンデンサを主体とするエアコンユニット３は、クーリングユニット４とは離れた別の場所（ここでは、旋回フレーム１ａ上の略中央）に配置するように構成されている。

ところで、小型の油圧ショベルの場合、図３に示すように、冷却用の外気を導入するための吸気口６は、機体（上部旋回体）１の側面部として機体前後方向に延設されたアウタパネル１ｂにおける、クーリングユニット４近傍に設けられている。
しかしながら、上述のように、小型の油圧ショベルのカウンタウエイト２は、機体１側面の吸気口６の設置部分にまで回り込んだ湾曲形状になっているので、これによりアウタパネル１ｂに、吸気口６を設けることができる領域の幅ｄが狭められて、吸気口６の幅（吸気幅）ｄがアウタパネル１ｂに略平行に配設されたクーリングユニット４の幅ｗよりも狭くなり、クーリングユニット４を通過する風量が減少して、エンジン７や作動油の冷却効率が低下してしまうという課題がある。

また、吸気口６から流入した冷却風は矢印Ａ方向に流れて、クーリングユニット４やエンジンルーム７を通過して、例えばエンジンルーム７の下面に設けられた排気口（図示略）等から機外へと排気されるが、上述のように、カウンタウエイト２の影響でエンジンルーム７周囲はより狭隘となるため、エンジンルーム７の下面に設けられた排気口の幅ｌはクーリングユニット４の幅ｗよりも狭くなり、冷却の吸排気効率が低下し、上部旋回体１内部に熱がこもりやすくなって、エンジンやクーリングユニット４等各種装置の使用可能外気温度を高くできないという課題があった。

さらに、エアコンユニット３は、旋回フレーム１ａ上の略中央に配設されているので、エアコンユニット３冷却のための吸気部を確保し難く、しかも、クーリングユニット４を冷却して高温になった冷却風が、矢印Ｂで示すようにエアコンユニット３の部分へ洩れるため、エアコンの冷却効率も低下するおそれがあった。
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、比較的小型な作業機械であっても冷却風量を十分に確保できて冷却効率を向上できる、作業機械の冷却構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明の作業機械の冷却構造は、作業機械の機体の後部に機体幅方向に延在するように設けられるカウンタウエイトの一部を貫通して、冷却ファン及びエアコンユニットを配設するための開口部が形成され、該開口部の機体内部側には、該作業機械に装備されたエンジンの冷却装置を含む冷却装置類が装備され、該開口部に配設された該冷却ファンにより該機体内部に取り入れられた外気が、該開口部に配設された該エアコンユニットの冷却に使用された後、該冷却装置類の冷却にも使用されるように構成され、該冷却装置類の機体前方側を区画する第１の隔壁と、該第１の隔壁と前後位置をずらして配設されるとともにエンジンルームの機体前方側を区画する第２の隔壁との間に、該冷却装置類を冷却した外気を排気できる通気口が形成されていることを特徴としている。

請求項２記載の本発明の作業機械の冷却構造は、請求項１記載の作業機械の冷却構造において、該カウンタウエイトの後部は、平面視で略円弧状に形成されて、該カウンタウエイトの機体幅方向端部には、該機体の側面に沿って回り込むように湾曲して形成された延設部が形成されていることを特徴としている。そして、この延設部に開口部が形成されるようにする。
請求項３記載の本発明の作業機械の冷却構造は、請求項１又は２記載の作業機械の冷却構造において、該開口部には、該開口部を被うカバーが設けられていることを特徴としている。

本発明の作業機械の冷却構造によれば、カウンタウエイトの一部を貫通する開口部が形成されているので、外気を吸気する領域が増大して、十分な冷却風量を確保することができ、冷却効率を向上させることができる。
また、開口部に冷却ファンが配設されることにより、冷却ファンの回転により開口部の部分が負圧となり、吸引される冷却風量をより増大することができる。

また、開口部にエアコンユニットが配設されることにより、開口部から取り入れられた外気は初めにエアコンユニットの冷却に使用されることになり、エアコンの冷却効率をより向上させることができる。
また、エアコンユニットの冷却に使用された後の外気は、機体内部に装備された他の冷却装置類にも使用されるので、他の冷却装置類の冷却効率を向上させることができる。
また、第１の隔壁と第２の隔壁との間に通気口が形成されているので、通気口からも外気を排気することができ、排気効率が向上するとともに冷却風量をより増大することができる。
また、開口部にカバーが設けられていれば、エアコンユニットの外部からの損傷を防止することができ、またエアコンユニット等の作動に伴う騒音が外部に洩れるのを低減することができ、さらに、開口部から機体内部にチリやホコリが入るのを防ぐことができる。

以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
図１及び図２は本発明の一実施形態に係る作業機械の冷却構造を示すもので、図１はその模式的な上面図、図２はその要部の側面図である。なお、従来技術の説明として既に説明した部品については同一の符号を付している。
本実施形態にかかる作業機械は、油圧ショベルであって、しかも、機体面積に対して比較的大きな割合を占めるカウンタウエイトを有する、比較的小型の油圧ショベルである。

図１に示すように、油圧ショベルの上部旋回体（機体）１は、架台となる旋回フレーム１ａと、外殻となるアウタパネル１ｂ，１ｃとを有している。旋回フレーム１ａは後端部を平面視で略円形状に形成され、旋回フレーム１ａの左側前部にはオペレータ室用のキャブ８が配設され、後端部には、旋回フレーム１ａの形状に合わせて、平面視で略円弧状に形成された後部を有するカウンタウエイト２が配設されている。カウンタウエイト２の機体幅方向端部には、機体の側面に沿って回り込むように湾曲して形成された延設部２ａ，２ｂが形成されている。

カウンタウエイト２前方には、機体１左側から右側に向けて順にラジエータとオイルクーラとからなるクーリングユニット４，冷却ファン５，エンジンルーム７，作動油ポンプ９が略直列に配設され、クーリングユニット４及び冷却ファン５の長手方向は機体１側面に平行となっている。
機体１左側面の外殻をなす左アウタパネル１ｂと、機体１右側面の外殻をなす右アウタパネル１ｃとは、旋回フレーム１ａの側端部から機体１前後方向に延伸して、旋回フレーム１ａを覆うように立設されており、左アウタパネル１ｂには、外部の空気を冷却風として取り入れるように、複数本のスリットで構成される吸気口６が設けられ、この吸気口６からクーリングユニット４及びエンジンルーム７に向かって矢印Ａ方向に、冷却風が流入されるようになっている。

さらに、左アウタパネル１ｂと右アウタパネル１ｃとの間には、機体１幅方向に延びる第１の隔壁１４ａと第２の隔壁１４ｂとが前後位置をややずらせて配設されている。第１の隔壁１４ａはクーリングユニット４の機体前方側を区画し、第２の隔壁１４ｂはエンジンルーム７の機体前方側を区画する。そして、第１の隔壁１４ａは第２の隔壁１４ｂよりもやや前方にシフトして配置されており、第１の隔壁１４ａと第２の隔壁１４ｂとの間には、クーリングユニット４内を冷却した冷却風を排気できる通気口１３が形成されている。

また、図２に示すように、カウンタウエイト２の左端部２ｃから所定の距離をおいて、機体側方に面する一部を四角形に貫通して開口部１０を形成し、機体側面に沿って回り込むように湾曲して形成された延設部２ａに形成されたその開口部１０に、図１に示すように、機体内側から外側に向けて順に冷却ファン１１、エアコンユニット３を配設する。なお、冷却ファン１１は、冷却ファン１１によって生成される冷却風が開口部１０から吸い込まれエアコンユニット３を通るようにした、吸込ファン形にして取り付けられている。

そして、図２に示すように、エアコンユニット３の外側にはルーバ構造等のカバー１２が付設され、開口部１０の機体１外側の開口部分が覆われている。カバー１２は、カウンタウエイト背面２ｄと等しい垂直位置に設けられ、溶接等により、カウンタウエイト背面２ｄと一体化するように形成されている。
また、エンジンルーム７の周囲の機体の下面には、冷却によって加温された冷却風が排気される排気口（図示略）が形成されている。したがって、クーリングユニット４内の冷却風は、第１の隔壁１４ａによって流れを案内され、クーリングユニット４内を流通した後、この機体の下面の排気口と上記の通気口１３とからクーリングユニット４外に排出されるようになっている。なお、通気口１３から排気された冷却風は、さらなる別の排気口を介して機外へ排出されるようになっている。

本発明の一実施形態としての作業機械の冷却構造はこのように構成されているので、以下のような作用・効果がある。
カウンタウエイト２の一部（延設部２ａ）を貫通する開口部１０が形成されているので、開口部１０からも冷却風を吸入することができ、外気を吸気する領域が増大して、クーリングユニット４及びエンジンを冷却するのに十分な冷却風量を確保することができて、冷却効率を向上させることができる。

さらに、開口部１０にはエアコンユニット３用に冷却ファン１１がさらに配設されているので、冷却ファン１１の回転により開口部１０の部分が負圧となり、吸引される冷却風量をより増大させることができる。
また、開口部１０に冷却ファン１１の外側にエアコンユニット（エアコンコンデンサ）３を配設しているので、エアコンユニット３を旋回フレーム１ａ中央部に配設していた従来と異なり、開口部１０から取り入れられた冷却風は初めにエアコンユニット３の冷却に使用された後、クーリングユニット４等を通過することになり、エアコンコンデンサにも新鮮な冷却風を供給して、エアコンの冷却効率をより向上させることができる。

そして、クーリングユニット４を通過してエンジンや作動油等を冷却した冷却風は、エンジンルーム７周囲に設けられた排気口から機外へと排気されるが、エアコンユニット３を旋回フレーム１ａ中央部から移設したので、エンジンルーム７周囲から洩れる高温となった冷却風の影響を考慮する必要がなくなって、エンジンルーム７の前方にも通気口１３を設けることができ、その通気口１３からも冷却風を排出させることができるので、排気効率が向上するとともに、冷却風の増加が見込める。

また、エアコンユニット３の外側にはカバー１２が設けられているので、エアコンユニット３の外部からの損傷を防止することができ、またエアコンユニット３等の作動に伴う騒音が外部に洩れるのを低減することができ、さらに、開口部１０から機体１内部にチリやホコリが入るのを防ぐことができる。
なお、冷却ファン１１は、エアコンを使用しないときにも作動可能なものとし、エアコンを使用しない場合でも常に冷却ファン１１を回転させておくことで、冷却風を増加させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
例えば、エアコンを作業機械に設置しない場合は、カウンタウエイト２の開口部１０には冷却ファン１１のみ（カバー１２付き）を設置してもよい。また、もしくは、カウンタウエイト２の開口部１０にはカバー１２のみを設置してもよい。これによっても、冷却風を吸気する吸気幅は増加するので、機体の冷却効率を上げることもできる。

また、カバー１２は、本実施形態では溶接等によりカウンタウエイト２と一体となるように形成したが、カバー１２の一端部とカウンタウエイト２の開口部１０の一端部とにヒンジを設けて、カバー１２を開閉自在としても良い。
また、本実施形態では、本発明の冷却構造を小型の油圧ショベルに適用した場合について説明したが、中型，大型の油圧ショベルや、カウンタウエイトを備えたほかの作業機械などにも適用することができる。

本発明の一実施形態としての作業機械の冷却構造を小型油圧ショベルに適用した場合を示す、上部旋回体の模式的な上面図である。 本発明の一実施形態としての作業機械の冷却構造を示す要部側面図である。 小型油圧ショベルにおける従来の冷却構造を説明する、上部旋回体の模式的な上面図である。

符号の説明

１ 上部旋回体
１ａ 旋回フレーム
１ｂ 左アウタパネル
１ｃ 右アウタパネル
２ カウンタウエイト
２ａ，２ｂ 延設部
２ｃ 左端部
２ｄ 背面（後部）
３ エアコンユニット
４ クーリングユニット
５ 冷却ファン
６ 吸気口
７ エンジンルーム
８ キャブ
１０ 開口部
１１ 冷却ファン
１２ カバー
１３ 通気口
１４ａ 第１の隔壁
１４ｂ 第２の隔壁
Ａ 冷却風の流れ
Ｂ 冷却風の漏れ
ｄ 吸気幅
ｌ 排気幅
ｗ クーリングユニットの幅

Claims (3)

1. 作業機械の機体の後部に機体幅方向に延在するように設けられるカウンタウエイトの一部を貫通して、冷却ファン及びエアコンユニットを配設するための開口部が形成され、
   該開口部の機体内部側には、該作業機械に装備されたエンジンの冷却装置を含む冷却装置類が装備され、該開口部に配設された該冷却ファンにより該機体内部に取り入れられた外気が、該開口部に配設された該エアコンユニットの冷却に使用された後、該冷却装置類の冷却にも使用されるように構成され、
   該冷却装置類の機体前方側を区画する第１の隔壁と、該第１の隔壁と前後位置をずらして配設されるとともにエンジンルームの機体前方側を区画する第２の隔壁との間に、該冷却装置類を冷却した外気を排気できる通気口が形成されている
   ことを特徴とする、作業機械の冷却構造。
2. 該カウンタウエイトの後部は、平面視で略円弧状に形成されて、該カウンタウエイトの機体幅方向端部には、該機体の側面に沿って回り込むように湾曲して形成された延設部が形成されている
   ことを特徴とする、請求項１記載の作業機械の冷却構造。
3. 該開口部には、該開口部を被うカバーが設けられている
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の作業機械の冷却構造。

Images