JP4602862B2 - パワーユニット - Google Patents

Description

本発明は、例えばエンジンによって動力発生手段を駆動することにより油圧動力、空圧動力、電力等の動力を供給するパワーユニットに関する。

一般に、建設現場では、油圧ショベル等の建設機械を操作して掘削作業、解体作業等を行う。しかし、狭い現場には、油圧ショベルが入れないから、例えばエンジン、油圧ポンプ等の動力源を持たない小型の作業具を用い、この作業具を油圧を供給するパワーユニットに接続することにより作業を行っている。また、建設現場では、電力の供給が確立されていない場合があり、発電機能を有するパワーユニットによって電力を確保している。

これらのパワーユニットは、内部にエンジン室を有するケーシングと、該ケーシングのエンジン室に設けられクランク軸を回転駆動するエンジンと、該エンジンの軸方向の一方側に位置して前記ケーシングに設けられたラジエータ、オイルクーラ等の熱交換器と、前記エンジンの軸方向の他方側に位置してクランク軸に接続された油圧ポンプ、空気圧縮機、発電機等の動力発生手段と、前記エンジン、動力発生手段、電磁制御弁等を含む機器の電源となるバッテリとにより大略構成され、前記ケーシングには、エンジン、熱交換器、動力発生手段、バッテリ等を覆うパネルが取付けられている。また、バッテリは、エンジン室内のエンジンの下側、動力発生手段の下側等に配設されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特開２００４−３５３４６１号公報 特開２００１−１３２４４９号公報

そして、パワーユニットは、バッテリを用いてエンジンを始動し、このエンジンによって動力発生手段を制御しつつ駆動することにより、油圧、空圧、電力等の動力を発生することができ、この動力を作業具等に供給することができる。

ところで、上述した特許文献１によるパワーユニットは、バッテリをエンジンの下側位置に配設し、特許文献２によるパワーユニットは、バッテリを動力発生手段の下側位置に配設している。ここで、エンジンを運転して動力発生手段を駆動すると、これらの温度が上昇してエンジン室内の雰囲気温度も高くなる。このため、エンジン、動力発生手段等の近傍に配設されたバッテリは、高い温度下に置かれることになるから、熱による影響により寿命が短くなったり、性能が低下するという問題がある。

また、バッテリは、化学反応によって水素ガス等を発生するものであるから、エンジンの高温部分や電磁制御弁等を含む各種の電気部品が存在するエンジン室に配設した場合には、水素ガスを外部に排出するためのホース等を別途設けなくてはならないという問題がある。

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、バッテリをエンジンと隔離した位置に配設することにより、バッテリの寿命、性能を向上できるようにしたパワーユニットを提供することにある。

請求項１の発明によるパワーユニットは、内部にエンジン室を有するケーシングと、該ケーシングのエンジン室に設けられクランク軸を回転駆動するエンジンと、該エンジンの軸方向の一方側に位置して前記ケーシングに設けられた熱交換器と、前記エンジンの軸方向の他方側に位置してクランク軸に接続された動力発生手段と、前記エンジン、動力発生手段を含む機器の電源となるバッテリとを備えてなる。

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、前記ケーシングには、前記熱交換器の上側に位置して前記エンジン室と隔壁により隔てられた隔離室を設け、前記バッテリは、前記ケーシングの隔離室に配置する構成としたことにある。

請求項２の発明によると、前記ケーシングの隔離室には、前記エンジンが吸込む空気を清浄化するエアクリーナを配置する構成としことにある。

請求項３の発明によると、前記動力発生手段の上側には、当該動力発生手段に接続されたタンクを配置する構成としたことにある。

請求項１の発明によれば、ケーシングのエンジン室に設けられたエンジンを運転することにより、該エンジンのクランク軸に接続された動力発生手段を駆動し、該動力発生手段から油圧、空圧、電力等の動力を出力することができる。この運転時には、エンジンと動力発生手段の温度が上昇し、これらが配置されたエンジン室内の雰囲気温度も高くなってしまう。

ここで、請求項１の発明では、バッテリは、エンジン室と隔壁によって隔てられた隔離室に設けているから、エンジン、動力発生手段の温度上昇による熱影響を受けることはない。これにより、バッテリの性能を長期間に亘って良好に維持することができ、信頼性、寿命等を向上することができる。また、隔離室の下側では、熱交換器に向けて冷却風が流通しているから、冷却風の働きで隔離室の温度をエンジン室よりも低い温度に保つことができる。しかも、隔離室は、エンジン室と隔壁により隔てられているから、バッテリが発生した水素ガスがエンジン室に流れるのを防止でき、水素ガスを外部に排出するためのホース等を省略することができる。

請求項２の発明によれば、ケーシングの隔離室に配置したエアクリーナは、外気を清浄化してエンジンに供給するものであるから、冷えた外気によって隔離室内の温度を低く抑えることができる。これにより、バッテリの性能、寿命を向上することができる。

請求項３の発明によれば、動力発生手段に接続されるタンクを、該動力発生手段の上側に配置しているから、動力発生手段をタンクに短い配管で簡単に接続することができる。また、配管内を流体が流通するときの抵抗を小さく抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態に係るパワーユニットとして、動力となる油圧を供給するパワーユニットを例に挙げ、図１ないし図４に従って詳細に説明する。

図１において、１は本実施の形態によるパワーユニットで、該パワーユニット１は、例えば油圧モータ、油圧シリンダ等を備えた作業具（図示せず）等に対し、動力として油圧を供給するものである。そして、パワーユニット１は、後述のケーシング２、エンジン９、ラジエータ１０、オイルクーラ１１、インタクーラ１２、油圧ポンプ１３、エアクリーナ１４、バッテリ１７等により大略構成されている。

２はパワーユニット１の外形を構成するケーシングで、該ケーシング２は、図２、図３に示すように、エンジン９、ラジエータ１０、オイルクーラ１１、バッテリ１７等を支持するものである。また、ケーシング２は、エンジン９、ラジエータ１０、オイルクーラ１１、バッテリ１７等を覆う箱体として形成され、内部の機器を雨水、塵埃から保護する働き、運転時の騒音を低減する働きがある。そして、ケーシング２は、後述の支持フレーム３、化粧パネル４、横隔壁板５、縦隔壁板６、エンジン室７、隔離室８により大略構成されている。

３はケーシング２の支持構造体をなす支持フレームを示している。この支持フレーム３は、図４に示す如く、前，後方向に延びる長方形状の枠体として形成された下側のベースフレーム３Ａと、該ベースフレーム３Ａの前側に位置して前，後方向に間隔をもって立設されたコ字状の２つの門形前支柱３Ｂ，３Ｃと、該各門形前支柱３Ｂ，３Ｃの上側寄りに位置して各門形前支柱３Ｂ，３Ｃ間を連結するように水平方向に延びた４本の横梁３Ｄ，３Ｅと、前記ベースフレーム３Ａの後側に位置して前，後方向に間隔をもって立設されたコ字状の２つの門形後支柱３Ｆ，３Ｇと、中央寄りに位置する門形前支柱３Ｃと門形後支柱３Ｆとを連結した横梁３Ｈ，３Ｊと、前記門形後支柱３Ｆ，３Ｇ間に位置して前記ベースフレーム３Ａに立設された左，右のタンク台３Ｋと、前記ベースフレーム３Ａの中間部に前，後方向と左，右方向に間隔をもって立設されたエンジン支持ブラケット３Ｌ，３Ｍとにより大略構成されている。

また、４はケーシング２の外面を覆う複数枚の化粧パネルで、該各化粧パネル４は、四角形状の薄板からなり、支柱３Ｂ，３Ｃ，３Ｆ，３Ｇ、横梁３Ｄ，３Ｅ，３Ｈ，３Ｊ等にボルト止めされている。さらに、各化粧パネル４のうち、後述するラジエータ１０等の前面に位置する化粧パネルには、冷却風の取入れ口（図示せず）が設けられている。また、他の化粧パネル４には、冷却風の排出口（図示せず）が設けられている。そして、各化粧パネル４は、エンジン９等を覆い隠して見栄えを良好にしている。また、各化粧パネル４には、内部に雨水、塵埃等が侵入するのを抑えると共に、運転時に生じるエンジン９、油圧ポンプ１３の騒音が外部に漏れるのを防止する働きがある。

５は支持フレーム３の各門形前支柱３Ｂ，３Ｃの上側寄りに位置し、４本の横梁３Ｄ，３Ｅに取付けられた隔壁としての横隔壁板を示している。この横隔壁板５は、後述するラジエータ１０、オイルクーラ１１、インタクーラ１２の上側を覆うように、水平方向に延びるほぼ長方形状の板体として形成されている。そして、横隔壁板５は、後述の縦隔壁板６と協働してエンジン室７と隔離室８とを隔てている。

また、横隔壁板５は、後述のエアクリーナ１４とバッテリ１７を支持するもので、左，右方向の一方側にはエアクリーナ１４を取付けるための台座５Ａが設けられている。また、横隔壁板５の中央部には、ラジエータ１０にエンジン冷却水を補充するときに使用する開口部５Ｂが設けられている。ここで、横隔壁板５の開口部５Ｂは、冷却風の逆流を防止する後述するラジエータ１０のシール部材１０Ｂよりも前側に配置しているから、開口部５Ｂは、このシール部材１０Ｂによりエンジン室７と異なる位置に開口している。

６は横隔壁板５の後端部から上側に延びるように門形前支柱３Ｃの上側に取付けられた縦隔壁板を示している。この縦隔壁板６の下側部分は、横隔壁板５と共にエンジン室７と隔離室８とを隔離している。また、縦隔壁板６には、後述するエアクリーナ１４から延びる吸気エアホース１４Ｂが通るホース通し穴６Ａが設けられている。

７はケーシング２内に設けられたエンジン室で、該エンジン室７は、エンジン９、油圧ポンプ１３等を収容するものである。そして、エンジン室７は、図２に示す如く、ケーシング２内の空間のうち、シール部材１０Ｂよりも下流側で、隔離室８を除く空間により構成されている。

８はケーシング２内に設けられた隔離室を示している。この隔離室８は、ラジエータ１０、オイルクーラ１１、インタクーラ１２の上側に画成され、横隔壁板５と縦隔壁板６とによりエンジン室７と隔てられた空間として構成されている。また、隔離室８には、後述のエアクリーナ１４とバッテリ１７とが配設されている。ここで、隔離室８の下側では、ラジエータ１０等に向けて外部から冷えた冷却風が流通しているから、冷却風の働きで隔離室８内の温度をエンジン室７の温度よりも低く保つことができる。

９はケーシング２の支持フレーム３に設けられたエンジンで、該エンジン９は、クランク軸９Ａが前，後方向に延びるように配置され、支持フレーム３の各エンジン支持ブラケット３Ｌ，３Ｍに取付けられている。また、エンジン９の前側には、ラジエータ１０に対面して冷却ファン（図示せず）が設けられている。さらに、エンジン９には、その上側位置にターボ過給器９Ｂが設けられている。

１０はエンジン９の前側に位置して支持フレーム３に設けられたラジエータ、１１は該ラジエータ１０の前面に重ねて配設されたオイルクーラ、１２はオイルクーラ１１の前面に重ねて配設されたインタクーラをそれぞれ示し、これらのラジエータ１０、オイルクーラ１１、インタクーラ１２は熱交換器を構成するものである。そして、ラジエータ１０は、冷却水ホース１０Ａを通じてエンジン９のウォータジャケットに接続されている。また、オイルクーラ１１は、油圧ホース１１Ａを通じて後述する戻り側のホース接続口１９と作動油タンク１６に接続されている。さらに、インタクーラ１２は、エアホース１２Ａを通じてエンジン９のターボ過給器９Ｂとエンジン９の吸気側に接続されている。

また、ラジエータ１０の周囲には、図２に示す如く、支持フレーム３のベースフレーム３Ａ、化粧パネル４との間にシール部材１０Ｂが設けられている。このシール部材１０Ｂは、ラジエータ１０等を通過した冷却風が該ラジエータ１０等の周囲を通って上流側に逆流するのを防止するものである。

１３はエンジン９の後部に取付けられた動力発生手段としての油圧ポンプで、該油圧ポンプ１３は、エンジン９のクランク軸９Ａに接続されている。そして、油圧ポンプ１３は、クランク軸９Ａによって駆動されることにより、作動油タンク１６からの作動油を圧油として後述する供給側のホース接続口１９に向け供給するものである。

１４はケーシング２の隔離室８に配置されたエアクリーナで、該エアクリーナ１４は、外部から空気を吸込み、この吸込んだ空気に混入した塵埃等の異物を例えば遠心力を利用して除去し、清浄な空気のみをターボ過給器９Ｂを経由してエンジン９の吸気側に供給するものである。また、エアクリーナ１４は、横隔壁板５の台座５Ａ上に取付けられ、図１に示すように、流入側の吸込口１４Ａが化粧パネル４から外部に突出し、図２に示すように、流出側の吸気エアホース１４Ｂが縦隔壁板６のホース通し穴６Ａを通じてエンジン９のターボ過給器９Ｂに接続されている。

１５はエンジン９の上方に位置して支持フレーム３に取付けられた消音器で、該消音器１５は、エンジン室７の外部に配置されている。また、消音器１５は、排気管１５Ａを介してエンジン９のターボ過給器９Ｂに接続されている。

１６は油圧ポンプ１３の上側に配置された作動油タンクで、該作動油タンク１６は、例えば直方体状の金属製タンクからなり、支持フレーム３の各タンク台３Ｋ上に取付けられている。また、作動油タンク１６は、流出側の作動油供給ホース１６Ａを介して油圧ポンプ１３に接続されている。また、作動油タンク１６には、オイルクーラ１１から延びる戻り側油圧ホース（図示せず）等が接続されている。

１７はケーシング２の隔離室８内に位置して横隔壁板５上に設けられたバッテリを示している。このバッテリ１７は、例えばエンジン９の始動、制御、油圧ポンプ１３の制御、電磁制御弁（図示せず）の切換動作、後述するコントロールパネル１８の表示器等の電源となるものである。また、バッテリ１７は、横隔壁板５の開口部５Ｂを挟んでエアクリーナ１４と左，右方向の反対側に配置され、該横隔壁板５上に固定されている。

ここで、バッテリ１７は、エンジン９、油圧ポンプ１３等が発する熱によって高温になるエンジン室７ではなく、エンジン室７と隔てられた隔離室８に配置しているから、熱の影響を受け難くなり、バッテリ１７の性能を長期に亘って良好に維持することができる。また、バッテリ１７は、エンジン９等と隔離された隔離室８に配置されることにより、水素ガスを外部に排出するためのホース等を省略することができる。

なお、図１に示す如く、１８はケーシング２の化粧パネル４に設けられたコントロールパネルで、該コントロールパネル１８は、パワーユニット１の操作を行うものである。また、１９はケーシング２の下側に設けられた複数個のホース接続口で、該各ホース接続口１９には、外部の作業具（図示せず）等に圧油を供給する供給側の接続口と、戻り側の接続口とがある。

本実施の形態に適用されるパワーユニット１は、上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。

まず、エンジン９に別個に用意した燃料タンク（図示せず）を接続し、コントロールパネル１８を操作することによりエンジン９を始動する。そして、エンジン９によって油圧ポンプ１３を駆動することにより、該油圧ポンプ１３は作動油タンク１６の作動油を圧油としてホース接続口１９側に供給することができる。このときに、ホース接続口１９に作業具から延びる油圧ホースを接続することにより、この作業具を駆動して作業を行うことができる。

また、パワーユニット１を運転しているときには、エンジン９、油圧ポンプ１３等が発する熱によってエンジン室７内の温度が上昇する。しかし、エンジン室７と各隔壁板５，６によって隔離された隔離室８は、エンジン９、油圧ポンプ１３等の発熱による影響を受けることなく、エンジン室７よりも低い温度を保つことができ、バッテリ１７の温度も低く抑えることができる。

かくして、本実施の形態によれば、ケーシング２には、ラジエータ１０等の上側に位置してエンジン室７と各隔壁板５，６により隔てられた隔離室８を設け、バッテリ１７は、この隔離室８に設ける構成としている。従って、運転時にエンジン９と油圧ポンプ１３が発する熱によってエンジン室７内の雰囲気温度も高くなった場合でも、バッテリ１７は、熱の影響を受けることなく、その性能を長期間に亘って良好に維持することができ、信頼性、寿命等を向上することができる。

また、隔離室８の下側では、ラジエータ１０等に向けて冷却風が流通しているから、冷却風の働きで隔離室８の温度をエンジン室７よりも低い温度に保つことができる。これにより、隔離室８の温度が上昇するのを効果的に抑えることができる。

しかも、隔離室８は、エンジン室７と各隔壁板５，６により隔てられているから、バッテリ１７が発生した水素ガスがエンジン室７に流れるのを防止できる。これにより、バッテリ１７をエンジン室８内に配置した場合に必要であった水素ガスを外部に排出するためのホース等を省略することができ、構成を簡略化することができる。

一方、ケーシング２の隔離室８には、バッテリ１７と一緒にエアクリーナ１４を配設している。従って、エアクリーナ１４が吸込む冷えた外気によって隔離室８内の温度を低く抑えることができ、バッテリの性能、寿命を向上することができる。

さらに、油圧ポンプ１３に供給する作動油を収容する作動油タンク１６は、油圧ポンプ１３の上側近傍に配置している。これにより、油圧ポンプ１３と作動油タンク１６とを短い作動油供給ホース１６Ａで簡単に接続することができる。また、作動油供給ホース１６Ａ内を作動油が流通するときの抵抗を小さく抑えることができる。また、パワーユニット１の設置スペースを小さくすることができる。

なお、実施の形態では、エンジン９に動力発生手段として油圧ポンプ１３を接続し、該油圧ポンプ１３の上側に作動油タンク１６を配設する構成とした場合を例に挙げて説明した。

しかし、本発明はこれに限らず、例えば図５に示す第１の変形例のように、エンジン９に動力発生手段として空気圧縮機２１を接続し、該空気圧縮機２１の上側に圧縮した空気を貯える空気タンク２２を配設する構成としてもよい。

また、図６に示す第２の変形例のように、エンジン９に動力発生手段として発電機３１を接続する構成としてもよい。この場合には、発電機３１の上側に他の機器を配置することができ、全体を小型化することができる。

また、実施の形態では、支持フレーム３の各門形前支柱３Ｂ，３Ｃの上側寄りに４本の横梁３Ｄ，３Ｅを設け、この横梁３Ｄ，３Ｅに隔壁としての横隔壁板５を取付ける構成とした。しかし、本発明はこれに限るものではなく、横隔壁板を支持フレーム３の各門形前支柱３Ｂ，３Ｃに直接的に取付ける構成としてもよい。

また、実施の形態では、エンジン９にターボ過給器９Ｂを設け、オイルクーラ１１の前面にインタクーラ１２を設ける構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば過給器を備えていない自然吸気式のエンジンに適用してもよい。この場合にはインタクーラ１２を廃止することができる。

さらに、実施の形態では、ケーシング２は支持フレーム３のベースフレーム３Ａを地面等に直置きする構成とした。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えばベースフレーム３Ａに車輪を取付ける構成としてもよい。また、支持フレーム３の上部には、吊上げるときに用いる吊具（アイボルト、フック等）を設ける構成としてもよい。

本発明の実施の形態に係るパワーユニットを示す正面図である。 化粧パネルを取外した状態で示すパワーユニットの正面図である。 図２に示すパワーユニットの平面図である。 ケーシングの支持フレーム、各隔壁板等を示す外観斜視図である。 本発明の第１の変形例によるパワーユニットを化粧パネルを取外した状態で示す正面図である。 本発明の第２の変形例によるパワーユニットを化粧パネルを取外した状態で示す正面図である。

符号の説明

１ パワーユニット
２ ケーシング
３ 支持フレーム
４ 化粧パネル
５ 横隔壁板（隔壁）
６ 縦隔壁板（隔壁）
７ エンジン室
８ 隔離室
９ エンジン
１０ ラジエータ（熱交換器）
１１ オイルクーラ（熱交換器）
１２ インタクーラ（熱交換器）
１３ 油圧ポンプ（動力発生手段）
１４ エアクリーナ
１６ 作動油タンク
１７ バッテリ
２１ 空気圧縮機（動力発生手段）
２２ 空気タンク
３１ 発電機（動力発生手段）

Claims (3)

1. 内部にエンジン室を有するケーシングと、該ケーシングのエンジン室に設けられクランク軸を回転駆動するエンジンと、該エンジンの軸方向の一方側に位置して前記ケーシングに設けられた熱交換器と、前記エンジンの軸方向の他方側に位置してクランク軸に接続された動力発生手段と、前記エンジン、動力発生手段を含む機器の電源となるバッテリとを備えてなるパワーユニットにおいて、
   前記ケーシングには、前記熱交換器の上側に位置して前記エンジン室と隔壁により隔てられた隔離室を設け、
   前記バッテリは、前記ケーシングの隔離室に配置する構成としたことを特徴とするパワーユニット。
2. 前記ケーシングの隔離室には、前記エンジンが吸込む空気を清浄化するエアクリーナを配置する構成としてなる請求項１に記載のパワーユニット。
3. 前記動力発生手段の上側には、当該動力発生手段に接続されたタンクを配置する構成としてなる請求項１または２に記載のパワーユニット。

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