JP5864036B1 - ダンプトラック - Google Patents

Abstract

ダンプトラック（１）は、メインフレーム（２）と、メインフレーム（２）に搭載されたエンジン（３）と、エンジン（３）の排気ガスを浄化する排気ガス後処理装置（１０）とを備えるダンプトラック（１）であって、メインフレーム（２）は、車高方向に延びるとともに、車幅方向に渡された門型のバーチカルメンバ（２４）を有し、排気ガス後処理装置（１０）は、バーチカルメンバ（２４）に支持されている。それにより、排気ガス後処理装置（１０）を取り付けたままの状態で、エンジン（３）の整備を行うことができる。

Description

本発明は、ダンプトラックに係り、より具体的にはダンプトラックに搭載される排気ガス後処理装置の搭載構造の改良に関する。

従来、ディーゼルエンジン等の内燃機関からの排気ガス中に含まれる粒子状物質（PM：Particulate Matter；パーティキュレート・マター）を、専用のフィルタ（DPF：Diesel Particulate Filter；ディーゼル・パーティキュレート・フィルタ）にて捕集することが知られている。ディーゼルエンジンを搭載した作業車両、例えばダンプトラックやホイールローダには、排気ガス規制を遵守する必要性から、ＤＰＦを備えた排気ガス後処理装置が搭載されている。排気ガス後処理装置は、エンジンからの排気経路の途中に設けられている（例えば、特許文献１参照）。

鉱山等の不整地やぬかるんだ軟弱地などを走行する作業車両では、排気ガス後処理装置を車両の下側に配置してしまうと、走行中に跳ね上げられた小石等があたったり、車両が排気ガス後処理装置とともにぬかるみに沈み込んだりして排気ガス後処理装置が損傷するおそれがある。このため、そのような作業車両においては、排気ガス後処理装置を高所に搭載することが提案されている。例えば、特許文献１のホイールローダでは、排気ガス後処理装置を、エンジンの上に重なるように設けている。

国際公開第２０１４／０６４９５６号

しかしながら、排気ガス後処理装置をエンジンの上に重なるように配置した場合には、エンジンの整備を行う前に、整備の邪魔となる排気ガス後処理装置を外す必要がある。このため、エンジンの整備性が悪かった。一方、そのような事態を回避するために、排気ガス後処理装置をエンジンから大きく離してしまうと、エンジンと排気ガス後処理装置とをつなぐ配管が長くかつ複雑になってしまい、やはりエンジンの整備性が悪くなる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、整備性が良好なダンプトラックを提供することにある。

本発明のダンプトラックは、メインフレームと、前記メインフレームに搭載されたエンジンと、前記エンジンの排気ガスを浄化する排気ガス後処理装置とを備えるダンプトラックであって、前記メインフレームは、車高方向に延び車幅方向に渡された門型のバーチカルメンバを有し、前記排気ガス後処理装置は、前記バーチカルメンバに支持されていることを特徴とする。

本発明のダンプトラックによれば、エンジンはメインフレームに搭載され、排気ガス後処理装置はメインフレームのバーチカルメンバに支持されている。つまり、エンジンと排気ガス後処理装置とは、それぞれ独立してメインフレームに支持されている。したがって、排気ガス後処理装置を取り付けたままの状態で、エンジンの整備を行うことができる。
また、一般に、バーチカルメンバは、エンジンの後端部付近に配置されるので、排気ガス後処理装置をバーチカルメンバの上に設ければ、排気ガス後処理装置がエンジンの後方に設けられることとなり、エンジンの上方に整備を行うためのスペースを確保することができる。
さらに、排気ガス後処理装置をバーチカルメンバの上に設けるということは、排気ガス後処理装置がエンジンの近傍に配置されることになるので、排気ガス後処理装置とエンジンとをつなぐ配管を短くすることができる。それにより、配管を単純化することができる。
以上のように、本発明のダンプトラックによれば、整備性を良好にすることができる。

本発明のダンプトラックにおいて、前記バーチカルメンバの車幅方向の一方側に対応した位置には、運転者が乗り込むキャブが配置され、前記バーチカルメンバの車幅方向の他方側には、前記排気ガス後処理装置が支持されていることが好ましい。

本発明のダンプトラックにおいて、前記バーチカルメンバは、車高方向に延びる一対のバーチカルフレームと、車幅方向に延び一対の前記バーチカルフレームの上端に架け渡されたクロスフレームとを有し、前記クロスフレームの車幅方向の少なくとも他方側は、当該他方に向かうほど低くなるように形成され、前記排気ガス後処理装置は、前記クロスフレームの傾斜に沿って設けられていることが好ましい。

本発明のダンプトラックにおいて、前記排気ガス後処理装置は、前記バーチカルメンバに対して、前後方向の中心を後方側にずらして設けられていることが好ましい。

本発明の一実施形態に係るダンプトラックの全体を示す右側面図。 ダンプトラックの正面図 ダンプトラックの要部を示す分解斜視図。 ダンプトラックの要部を示す右側面図。 ダンプトラックの要部を示す正面図。 ダンプトラックの要部を示す平面図。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
以下の説明において、前後・左右・上下方向とは、運転者がダンプトラック１のキャブ５内の運転席に着座した運転者が正面を向いた状態における前後・左右・上下方向を言う。また、左右方向はダンプトラック１の車幅方向と同意であり、上下方向はダンプトラック１の車高方向と同意である。
図３〜図６においては、本発明の要部である、メインフレーム２、エンジン３、排気ガス後処理装置１０、および連通管４０のみが描かれ、それ以外の構成は省略されている。

［ダンプトラックの概略の説明］
図１〜図３に示すように、ダンプトラック１は、車体の前後方向に延びるメインフレーム２を備え、メインフレーム２の前部にはエンジン３が搭載されている。本実施形態のエンジン３は、ディーゼルエンジンである。エンジン３は、新気が流入する吸気管と、排気ガスが流出する排気管と、過給機３１とを備える。

過給機３１は、排気管の途中に設けられ、図３に示すように、排気ガスにより回転駆動される排気タービン３１Ａと、吸気管の途中に設けられ排気タービン３１Ａと一体に回転する圧縮機３１Ｂとを備えている。排気タービン３１Ａと圧縮機３１Ｂとは、エンジン３の右側面の上部に前後方向に並んで設けられている。後ろ側に位置する排気タービン３１Ａの排気タービン出口３１Ｃは、右方を向いており、後述する連通管４０の入口である上流管部入口４１Ａに接続されている。連通管４０の出口である下流管部出口４３Ｂ（図５参照）は、排気ガス後処理装置１０の入口であるＤＰＦ装置入口１１Ａに接続されている。

メインフレーム２上部の左側前部には、キャブ５が設けられている。キャブ５の右方は、平坦な作業エリアであるプラットホーム６になっている。図１，図２に示すように、プラットホーム６には開閉式の扉６Ａを有する点検口６Ｂが設けられている。この点検口６Ｂはエンジンルームに通じている。
また、メインフレーム２の前端部には、キャブ５およびプラットホーム６と地上との間で昇降を行うためのラダー７Ａおよび階段７Ｂが設けられている。

図１，図２に示すように、メインフレーム２の前後左右には、走行輪（前輪４Ａ、後輪４Ｂ）が取り付けられており、メインフレーム２の後部には、例えば採掘された岩石や土砂等を積載物として積載するベッセル８が設けられている。ベッセル８は、図示しないホイストシリンダの伸縮により、メインフレーム２の後端に設けられた回動軸８Ａを中心に起伏可能に構成されている。

この排出の際に、ベッセル８の積載面に積載物が付着することを防止するために、ダンプトラック１は、ベッセル８の外面に設けられたリブ８Ｂの内部空間を利用して、排気ガス流路を形成している。この排気ガス流路内にエンジン３からの排気ガスを流通させることで、ベッセル８が加熱される。排気ガスが流入するベッセル流入口８Ｃはベッセル８の前面右側に設けられている。ベッセル８が伏せているときに、ベッセル流入口８Ｃが接続管５１を介して排気ガス後処理装置１０の出口であるＳＣＲ装置出口１３Ｂと連通して、排気ガスがリブ８Ｂに流入する。ベッセル８を加熱することにより、積載物に含まれる水分が蒸発して乾燥状態になるため、積載面への積載物の付着を防止することができる。

［メインフレームの説明］
図３〜図６に示すように、メインフレーム２は、前後方向に平行に延びる一対のサイドメンバ２１と、左右方向に延びて一対のサイドメンバ２１を結ぶ複数のクロスメンバ２２とを有する。サイドメンバ２１には、前方側から順に、側方視において傾斜した状態で上方に延びるフロントサポート２３、上方に略垂直に延びるバーチカルメンバ２４、およびベッセルサポート２５が立設されている。
図４に示すように、エンジン３は、前端部がフロントサポート２３よりも後側に、後端部がバーチカルメンバ２４と重なるような位置に搭載されている。バーチカルメンバ２４とベッセルサポート２５とは、前後方向に延びる円管状のサイドフレーム２６により連結されている。それにより、メインフレーム２のねじり剛性が高められている。

図３〜図６に示すように、バーチカルメンバ２４は、上方に向かって延びる一対のバーチカルフレーム２４Ａと、それらの上端に架け渡されたクロスフレーム２４Ｂとから構成されており、門型に形成されている。一対のバーチカルフレーム２４Ａの左右の間隔は、上方に向かうほど広くなっている。クロスフレーム２４Ｂは、中心付近で上方に突出し、左右方向の端に向かうほど低くなるように形成されている。

クロスフレーム２４Ｂがこのように形成されているのは、以下の２つの理由によるものである。
一つ目の理由は、キャブ５からの右側の視界を、排気ガス後処理装置１０に遮られることなく、良好に確保するためである。
もう一つの理由は、連通管４０の上流管部４１の長さを短くするためである。もしもクロスフレーム２４Ｂが水平に延びていたならば、排気ガス後処理装置１０は水平な状態でクロスフレーム２４Ｂに搭載され、連通管４０はジャバラ管部４２が垂直に延びることとなる。そうすると、ジャバラ管部４２の下端と排気タービン出口３１Ｃとが離れてしまい、それらを結ぶ上流管部４１が長くなってしまう。そのようなことを回避するために、クロスフレーム２４Ｂを上述ように山型に形成した。

図３，図４，図６に示すように、バーチカルメンバ２４のバーチカルフレーム２４Ａの上端部には、連結金具２４Ｃが設けられ、この連結金具２４Ｃにフロントサスペンション９の上端部が回動自在に連結されている（図１参照）。

ベッセルサポート２５は、一対のバーチカルフレーム２５Ａと、それらを上端で結ぶクロスフレーム２５Ｂとを有し、門型に形成されている。ベッセルサポート２５は、クロスフレーム２５Ｂ上に設けられた一対の支持部２５Ｃにより、伏せた状態のベッセル８の前端部を下方から支持する。

［連通管の構成の説明］
図５に示すように、連通管４０は、第１管部としての上流管部４１と、第２管部としてのジャバラ管部４２と、第３管部としての下流管部４３とから構成されている。連通管４０内において、排気ガスは、上流管部４１、ジャバラ管部４２、下流管部４３の順に流れる。下流管部出口４３Ｂは、排気ガス後処理装置１０の入口であるＤＰＦ装置入口１１Ａに接続されている。

上流管部４１は、エンジン３から右側方に延出している。ジャバラ管部４２は、伸縮可能に構成されており、上流管部４１に対して鈍角に折曲された状態で接続され、上側に向かうほどエンジン３から右方に離れるように、斜め上方に延びている。下流管部４３は、ジャバラ管部４２に対して鈍角に折曲された状態で接続され、排気ガス後処理装置１０に向かって左上に延びている。正面視において、連通管４０は、チャンネル状に形成されている。
図４に示す右側方視において、連通管４０は、バーチカルフレーム２４Ａに沿って上下方向に延びており、上流管部入口４１Ａの略鉛直上方に、下流管部出口４３Ｂ（図５参照）が位置している。

連通管４０は、エンジン３の右側を経由して、排気ガス後処理装置１０に接続されるので、プラットホーム６からのエンジン３の整備時に、連通管４０が邪魔になることがない。
連通管４０は、ジャバラ管部４２を備えることにより、走行時の振動等によりエンジン３と排気ガス後処理装置１０との間に生じる径方向および軸方向の変位を吸収することができる。
なお、ジャバラ管部４２に代えてまたは加えて、球面フランジやスライド式の筒管を連通管４０に設けてもよい。

［排気ガス後処理装置の構成の説明］
連通管４０から排気ガスが流入する排気ガス後処理装置１０は、排気ガスの流れ方向における上流側から順に、ディーゼル・パーティキュレート・フィルタ（Diesel particulate filter：以下「ＤＰＦ」と略す）装置１１と、ミキシング装置１２と、選択還元触媒（Selective Catalytic Reduction：以下「ＳＣＲ」と略す）装置１３とを備える。本実施形態では、図６に示すように、ＤＰＦ装置１１とＳＣＲ装置１３とは、前後方向に延びる円筒状に形成されている。また、図５に示す正面視において、ＤＰＦ装置１１が左右方向の内側に配置され、間に空間１４（図５参照）を設けてＳＣＲ装置１３が外側に配置されている。

排気ガス後処理装置１０の入口であるＤＰＦ装置入口１１Ａは、ＤＰＦ装置１１の前部に設けられ、右下を向いている。図５に示すように、連通管４０は、ＤＰＦ装置１１とＳＣＲ装置１３との間の空間１４に向かって延びるとともに、ＤＰＦ装置１１に斜め下方から接続されている。つまり、連通管４０とＤＰＦ装置１１との接続は、空間１４内で行われる。また、図５に示すように、正面視において、連通管４０は、排気ガス後処理装置１０の幅内に収まっている。

排気ガス後処理装置１０の各構成について説明する。
ＤＰＦ装置１１は、円筒状のケースの内部に円柱状のＤＰＦ（図示せず）を収容している。ＤＰＦは、通過する排気ガス中の粒子状物質を捕集するものである。

図６に示すように、ミキシング装置１２は、ＤＰＦ装置１１の出口管１１１に接続されＤＰＦ装置１１から流出した排気ガスの流れ方向を略９０°変更する上流側エルボ管１２１と、上流側エルボ管１２１の下流端に接続されＤＰＦ装置１１の出口管１１１の軸線と交差する方向に延びるストレート管１２２と、ストレート管１２２の下流端に接続され、排気ガスの流れ方向をさらに略９０°変更する下流側エルボ管１２３とを備える。

上流側エルボ管１２１には、ストレート管１２２の内部に向かって還元剤水溶液としての尿素水溶液を噴射するインジェクタ（図示せず）が取り付けられている。インジェクタから排気ガス中に噴射された尿素水溶液は、排気ガスの熱によって熱分解されてアンモニアとなる。アンモニアは、還元剤として排気ガスとともにＳＣＲ装置１３に供給される。下流側エルボ管１２３のさらに下流端には、ＳＣＲ装置１３が接続されている。

ＳＣＲ装置１３は、円筒状のケースの内部に円柱状のＳＣＲ（図示せず）を収容している。ＳＣＲは、ミキシング装置１２で生成されたアンモニアを還元剤とすることで、排気ガス中の窒素酸化物を還元浄化するものである。ケース内においては、ＳＣＲの下流側にアンモニア低減触媒を設けてもよい。アンモニア低減触媒は、ＳＣＲで未使用とされたアンモニアを酸化処理して無害化するものである。

以上に説明したＤＰＦ装置１１、ミキシング装置１２、およびＳＣＲ装置１３は、それぞれの内部を流れる排気ガスの流れ方向が略平行となるように並設されている。このため、ＤＰＦ装置１１およびＳＣＲ装置１３の内部を流れる排気ガスの流れの向きと、ミキシング装置１２の内部を流れる排気ガスの流れの向きとは逆になっている。このような構成の排気ガス後処理装置１０は、図６に示すように、平面視において略Ｓ字状に形成されている。前述したように、排気ガス後処理装置１０の出口であるＳＣＲ装置出口１３Ｂは、接続管５１を介してベッセル流入口８Ｃに接続されている。

前述したように、ベッセル８の流入口８Ｃは、ベッセル８の右側前面に設けられており、排気ガス後処理装置１０は、バーチカルメンバ２４の右側に設けられている。また、排気ガス後処理装置１０は、バーチカルメンバ２４のクロスフレーム２４Ｂに対して、前後方向の中心を後ろ側にずらして設けられている。このため、ベッセル８の流入口８ＣとＳＣＲ装置１３の出口１３Ｂとの距離が短くなっている。

［排気ガス後処理装置の搭載構造の説明］

図３に示すように、バーチカルメンバ２４の連結金具２４Ｃ上面からブラケット２４Ｄが、バーチカルメンバ２４の中央付近の背面から、ブラケット２４Ｅが、それぞれ後方に延びている。このブラケット２４Ｄ，２４Ｅの上に、排気ガス後処理装置１０が、サブフレーム２７および防振ゴム２８を介して固定されている。このように支持された排気ガス後処理装置１０は、右端に向かうほど低くなるように傾いた状態で、バーチカルメンバ２４のクロスフレーム２４Ｂに対して、前後方向の中心が後ろ側にずれた片持ち状態で支持されている（図４参照）。

後処理装置１０が、右端に向かうほど低くなるように傾いた状態で支持されていることにより、キャブ５からの左側の視界が、排気ガス後処理装置１０に遮られることなく、良好に確保されている。
後処理装置１０が、前後方向の中心が後ろ側にずれた片持ち状態で支持されていることにより、プラットホーム６の後方のデッドスペースを有効活用でき、かつ、プラットホーム６からのエンジン３の整備時に、排気ガス後処理装置１０が邪魔になることが回避されている。

また、ブラケット２４Ｄとサブフレーム２７が設けられていることにより、後処理装置１０が後ろ側にずらして設けられていても、排気ガス後処理装置１０が確実に支持されている。
なお、本発明において、防振ゴム２８の配置は本実施形態の位置でなくてもよく、さらに、防振ゴム２８が設けられていなくてもよい。防振ゴム２８が設けられていない場合には、他の機構により振動や衝撃を吸収すればよい。

［エンジンの整備方法の説明］
本実施形態のダンプトラック１におけるエンジン３の整備方法を、図１および図２を参照しながら説明する。図１の右側面図は、点検口６Ｂの扉６Ａが閉じた状態を示し、開いた状態の扉６Ａが二点鎖線で描かれている。図２の正面図は、点検口６Ｂの扉６Ａが開いた状態を示している。
本実施形態のダンプトラック１において、エンジン３の整備をするときには、キャブ５の右方のプラットホーム６に設けられた点検口６Ｂを開け、作業者がエンジン３の上に乗って行う。例えば過給機３１は、エンジン３の右側面の上部に設けられているので、点検口６Ｂから過給機３１の整備を行うことができる。その他にも、ヘッドカバーの脱着や、燃料噴射装置の調整を、点検口６Ｂから行うことができる。

［実施形態の効果］
以上の本実施形態によれば、エンジン３はメインフレーム２に搭載され、排気ガス後処理装置１０はバーチカルメンバ２４の上に設けられている。つまり、排気ガス後処理装置１０を外さなくても、エンジン３の上方からの整備、例えば、燃料噴射装置の調整やヘッドカバーの脱着を行うことができる。
また、バーチカルメンバ２４は、エンジン３の後端部付近に配置されているので、排気ガス後処理装置１０をバーチカルメンバ２４の上に設けることで、エンジン３の上方に整備を行うためのスペースを確保することができる。

さらに、排気ガス後処理装置１０がエンジン３の近傍に配置されているので、排気ガス後処理装置１０とエンジン３とをつなぐ配管（連通管４０を含む）を短くすることができる。それにより、配管を単純化することができる。
以上のように、本実施形態によれば、ダンプトラック１の整備性を良好にすることができる。

［変形例の説明］
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、ＤＰＦ装置１１が内側に、ＳＣＲ装置１３が外側に配置されているが、本発明では両者の配置を入れ換えてもよく、両者を前後方向に並べてもよい。

また、前記実施形態では、排気ガス後処理装置１０が、ＤＰＦ装置１１とＳＣＲ装置１３とを備えているが、ＤＰＦ装置１１のみを備えるものであってもよい。

本発明は、リジット式のダンプトラックに利用できる他、アーティキュレート式のダンプトラックにも利用できる。

１…ダンプトラック、２…メインフレーム、３…エンジン、５…キャブ、１０…排気ガス後処理装置、２４…バーチカルメンバ、２４Ａ…バーチカルフレーム、２４Ｂ…クロスフレーム。

Claims (3)

1. メインフレームと、前記メインフレームに搭載されたエンジンと、前記エンジンの排気ガスを浄化する排気ガス後処理装置とを備えるダンプトラックであって、
   前記メインフレームは、前記エンジンの後端部の位置で車高方向に延び車幅方向に渡された門型のバーチカルメンバを有し、
   前記バーチカルメンバは、車高方向に延び、車幅方向の間隔が車高方向に向かうほど広くなる一対のバーチカルフレームと、車幅方向に延び一対の前記バーチカルフレームの上端に架け渡され、車幅方向の少なくとも一方側が当該一方に向かうほど低くなるように形成されたクロスフレームとを有し、
   前記排気ガス後処理装置は、前記バーチカルメンバに対して、前後方向の中心を後方側にずらして設けられ、前記クロスフレームの前記車幅方向の一方側に支持されている
   ことを特徴とするダンプトラック。
2. 請求項１に記載のダンプトラックにおいて、
   前記クロスフレームの車幅方向の他方側に対応した位置には、運転者が乗り込むキャブが配置されている
   ことを特徴とするダンプトラック。
3. 請求項２に記載のダンプトラックにおいて、
   前記排気ガス後処理装置は、前記クロスフレームの傾斜に沿って設けられている
   ことを特徴とするダンプトラック。

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