JP5867485B2 - 建設機械 - Google Patents

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    • F02M35/04—Air cleaners specially arranged with respect to engine, to intake system or specially adapted to vehicle; Mounting thereon ; Combinations with other devices
    • F02M35/048—Arranging or mounting on or with respect to engines or vehicle bodies

Description

本発明は上部旋回体における設備レイアウトを改良したショベル等の建設機械に関するものである。
ショベルを例にとって背景技術を説明する。
ショベルは、図９，１０に示すようにクローラ式の下部走行体１上に上部旋回体２が、地面に対して鉛直となる軸のまわりに旋回自在に搭載され、この上部旋回体２の前部にブーム３、アーム４、バケット５、及びこれらを作動させる油圧シリンダ（ブーム、アーム、バケット各シリンダ）６,７,８を備えた作業用のアタッチメント９が装着されて構成される。
上部旋回体２は、基台としてのアッパーフレーム１０に各種機器、設備が設けられて構成される。
すなわち、アッパーフレーム後部に、ボンネット１１によって上面が開閉されるエンジンルーム１２が設けられ、このエンジンルーム１２に、動力源としてのエンジン１３と、その関連機器(ラジエータ１４、冷却ファン１５、油圧ポンプ１６等)が設置される。
一方、エンジンルーム１２よりも前方において、左右一側(通常は左側。以下、この場合で説明する)にキャビン１７が設置される。
この明細書において、「前後」「左右」は、キャビン１７内に着座したオペレータから見た方向性をいう。
また、アッパーフレーム１０におけるキャビン１７と反対側(右側)において、エンジンルーム１２の前方に、作動油を貯留する作動油タンク１８と、燃料を貯留する燃料タンク１９が前後に並設される。図中、１９ａは燃料タンク１９の給油口である。
さらに、エンジン１３をはじめとするエンジンルーム内機器等のメンテナンスを行うための中央足場２０が、エンジンルーム１２の直前方においてアッパーフレーム幅方向の中間部に設けられるとともに、燃料タンク１９の前方に、メンテナンス要員を中央足場２０に導くための階段状の昇降ステップ２１が設けられている。
こうして、昇降ステップ２１及び燃料タンク１９の上面を経て中央足場２０に至るメンテナンス用の通路が形成される。なお、図１０において、この通路及び中央足場２０を他と区別するために太線囲いで示している。
一方、エンジン吸気を濾過するためのエアクリーナ２２がたとえばアッパーフレーム左側においてエンジンルーム１２とキャビン１７の間に設置される。
図１０中、２３はエアクリーナ２２とエンジン１３(空気吸い込み口)とを接続する吸気配管である。
ショベルにおいて、上記のように作動油、燃料両タンク１８，１９をアッパーフレーム１０の右側前部において前後に並設した技術は特許文献１に、左右に並設した技術は特許文献２にそれぞれ示されている。
また、燃料タンク１９をキャビン１７の後方(キャビン１７とエンジンルーム１２の間)に設置した技術も公知である(特許文献３参照)。
一方、中央足場２０と、この中央足場２０に連なる昇降ステップ２１を設けた技術は特許文献１，２に、エアクリーナ２２をキャビン１７の後方に設置した技術は特許文献４にそれぞれ示されている。
さらに、両タンク１８，１９の一方をキャビン後方に設置するとともに、エアクリーナ１７をそのタンクの右側でエンジンルーム前方に設置した技術は特許文献５に示されている。
特開２０１０−１５０８３５号公報 特許第５１０６７１１号公報 特開平８−３０２７３４号公報 実開昭６３−４８９６５号公報 特開２０００−１０４２８０号公報
ショベルにおいては、元々、スペースの制限が厳しいなかで、さらなる追加設備(たとえば排ガス還元浄化用の還元剤を貯留する液体還元剤タンクや、機械のハイブリッド化に伴う大型バッテリ)の設置が要求されている。
ここで、上記特許文献１〜５を含めた公知技術においては、作動油、燃料両タンク１８，１９を含めた、エンジンルーム１２外に設置すべき全設備を、アッパーフレーム上面という同一平面に並べるという思想に基づいてレイアウトしているため、追加設備によって既存設備のための平面スペースが侵食され、様々な弊害が生じる。
たとえば、アッパーフレーム右側前部の設備スペースにおいて、図示のように前後に並設していた両タンク１８，１９を、特許文献２に示されているように左右に並設して追加設備のためのスペースを作り出すと、中央足場２０の幅寸法が縮小し、メンテナンスの作業性が悪くなる。
あるいは、アッパーフレーム左側のキャビン後方において、特許文献４に示されているように元々エアクリーナ２２が設置されていたスペースに、特許文献３，５に示されているように燃料タンク１９を設置し、エアクリーナ２２を同タンク右側でエンジンルーム前方に移設する(特許文献５参照)と、その上に中央足場２０を設けた場合にエアクリーナ２２のメンテナンスが面倒となり、あるいは中央足場２０を設けることができなくなったり、同足場２０の前後寸法を縮小せざるを得なくなったりする。
そこで本発明は、アッパーフレームの既存スペースを有効利用して、弊害を招くことなく設備の追加に対応することができる建設機械を提供するものである。
上記課題を解決する手段として、本発明は、下部走行体と、上記下部走行体の上に旋回自在に搭載され、かつ、基台となるアッパーフレームを有する上部旋回体と、上記アッパーフレームの後部に設けられ、動力源としてのエンジンとその関連機器を収容するエンジンルームと、上記アッパーフレームの左右一側の前部に設けられるキャビンと、上記アッパーフレームに搭載される設備であって、燃料を貯留する燃料タンク及び作動油を貯留する作動油タンクを含む複数のタンクと、上記エンジンの吸気を濾過するエアクリーナと、を含むものと、上記アッパーフレームにおける上記エンジンルームの前方であってアッパーフレーム幅方向の中間部に設けられる、メンテナンス作業用の中央足場と、上記アッパーフレームにおける上記キャビンと反対側に設けられ、メンテナンス要員を上記中央足場に導く階段状の昇降ステップと、を備える建設機械を提供する。この建設機械において、上記作動油タンクは、上記複数のタンクの一つである第１タンクであって上記アッパーフレームにおける上記左右片側で上記キャビンと反対側に配置されるタンクである。上記燃料タンクは、上記第１タンクと左右反対側であって上記キャビンとエンジンルームとの間に設置される第２タンクであり、当該燃料タンクは給油口を有して当該給油口が当該燃料タンクの上面の前部に配置される。上記エアクリーナは、上記第２タンクである上記燃料タンクの上に重ねて設置され、かつ、上記給油口の上に重ならない状態で上記燃料タンク上面の後部に設置されている。
この構成によれば、大型設備である二つのタンクを左右に振り分けて設置すること、及びエアクリーナを第２タンク上に重ねて配置(立体配置)することにより、他の設備(液体還元剤タンクやハイブリッド機用のバッテリ)の設置スペースを得ながら、アッパーフレーム幅方向中間部のスペース、つまり中央足場の幅寸法を確保してエンジンルーム内機器等に対する良好なメンテナンス性を担保することができる。
また、エアクリーナをタンクの上に重ねて配置するため、エアクリーナのメンテナンス性も確保することができる。
さらに、エアクリーナを燃料タンク上面の後部、すなわちエンジンルーム側に配置することにより、エアクリーナとエンジンを結ぶ吸気配管の長さを短縮できること、及び給油口が配索の邪魔にならないことにより、配管が容易となる。
また、給油口近くに吸気配管が位置しないため燃料タンクへの給油が楽になる。
上記エアクリーナは、フィルタ出し入れ口を有し、このフィルタ出し入れ口が上記アッパーフレームの幅方向の内側を向く状態で上記第２タンク上に重ねて設置されるのが望ましい。
こうすれば、エアクリーナの主たるメンテナンス対象となるフィルタの出し入れを内側、つまり中央足場から簡単、安全に行うことができる。
あるいは、上記エアクリーナは、排気口を有し、この排気口がアッパーフレーム幅方向の内側を向く状態で上記第２タンク上に重ねて配置されてもよい。
こうすれば、エアクリーナの排気口、つまり吸気配管の接続口がエンジンの吸気口側を向くため、吸気配管を迂回部分無しでストレートにエンジンに接続することができる。このため、配管の容易化、コストダウン、吸気抵抗の最小化が可能となる。
また本発明は、下部走行体と、上記下部走行体の上に旋回自在に搭載され、かつ、基台となるアッパーフレームを有する上部旋回体と、上記アッパーフレームの後部に設けられ、動力源としてのエンジンとその関連機器を収容するエンジンルームと、上記アッパーフレームの左右一側の前部に設けられるキャビンと、上記アッパーフレームに搭載される設備であって、燃料を貯留する燃料タンク及び作動油を貯留する作動油タンクを含む複数のタンクと、上記エンジンの吸気を濾過するエアクリーナと、を含むものと、上記アッパーフレームにおける上記エンジンルームの前方であってアッパーフレーム幅方向の中間部に設けられる、メンテナンス作業用の中央足場と、上記アッパーフレームにおける上記キャビンと反対側に設けられ、メンテナンス要員を上記中央足場に導く階段状の昇降ステップと、を備え、上記複数のタンクの一つである第１タンクが上記アッパーフレームにおける上記左右片側に、別のタンクである第２タンクが左右反対側であって上記キャビンとエンジンルームの間にそれぞれ設置され、上記エアクリーナが上記第２タンクの上に重ねて設置された建設機械を提供する。この建設機械では、上記第２タンクが、前部及び後部の一方が他方よりも低い断面Ｌ字形に形成され、上記エアクリーナが上記第２タンクの低位面上に重ねて設置される。
こうすれば、第２タンクとエアクリーナを合わせた全高寸法を抑えてキャビン内からの後方視界を確保することができる。
さらに、上記第２タンクが、上面の後部が前部よりも低い断面Ｌ字形に形成され、上記エアクリーナがフィルタ出し入れ口及び排気口を有し、上記フィルタ出し入れ口がアッパーフレーム幅方向の外側を向き、上記排気口が内側を向く状態で、上記第２タンク上面のうち低位面である後部上に重ねて設置されるのが望ましい。
この構成によれば、フィルタ出し入れ口が低位置で外側を向くため、とくに、元々全高が比較的低い建設機械において、わざわざ中央足場に昇るまでもなくフィルタを地上から出し入れすることができる。
また、排気口の位置も低くなってエンジンの吸気口の高さレベルに近づくため、段差のないタンク上面(高位置)に配置する場合のように吸気配管を途中で曲げてエンジンの吸気口レベルまで大きく下げる必要がなくなる。このため、さらなる配管の容易化、配管長の短縮化、吸気抵抗の低減化が可能となる。
本発明によると、アッパーフレームの既存スペースを有効利用して、弊害を招くことなく設備の追加に対応することができる。
本発明の第１実施形態に係るショベルの上部旋回体の斜視図である。 同、平面図である。 図１中に破線で囲ったエアクリーナ設置部分の拡大図である。 同部分の拡大正面図である。 エアクリーナと取付用ブラケットの側面図である。 同、斜視図である。 本発明の第２実施形態を示す図１相当図である。 同実施形態におけるエアクリーナ設置部分の側面図である。 従来のショベルの概略側面図である。 同、平面図である。
実施形態はショベルを適用対象としている。
図１〜図６に示す第１実施形態、及び図７，８に示す第２実施形態において、次の点は図９，１０に示す従来技術と同じである。
(Ａ) 図示しない下部走行体上に上部旋回体２４が地面に対して鉛直となる軸のまわりに旋回自在に搭載される点。
(Ｂ) 上部旋回体２４は、基台としてのアッパーフレーム２５上に各種機器、設備が設けられて構成される点。
(Ｃ) アッパーフレーム２５の後部に、ボンネット２６によって開閉されるエンジンルーム２７が設けられ、このエンジンルーム２７に動力源としてのエンジン２８と、その関連機器(ラジエータ２９、冷却ファン３０、油圧ポンプ３１等)が設置される点。
(Ｄ) エンジンルーム２７よりも前方の左側にキャビン３２が設置される点。
(Ｅ) アッパーフレーム１０におけるキャビン３２と反対側(右側)において、エンジンルーム２７の前方に、作動油を貯留する作動油タンク(特許請求の範囲でいう「第１タンク」)３３が設置される点。
(Ｆ) エンジン２８をはじめとするエンジンルーム内機器等のメンテナンスを行うための中央足場３４が、エンジンルーム２７の直前方においてアッパーフレーム幅方向の中間部に設けられる点。
(Ｇ) 作動油タンク３３の前方に、メンテナンス要員を中央足場３４に導くための階段状の昇降ステップ３５が設けられる点 (図２において中央足場３４及び昇降ステップ３５を太線囲いで示す)。
第１、第２両実施形態においては、燃料を貯留する燃料タンク(特許請求の範囲でいう「第２タンク」)３６が、アッパーフレーム２５におけるキャビン３２の後方(キャビン３２とエンジンルーム２７の間)に設置され、この燃料タンク３６上に、エンジン吸気を濾過するエアクリーナ３７が配置されている。
いいかえれば、図９，１０に示す従来技術においてアッパーフレーム右側に並設されていた作動油、燃料両タンク３３，３６が、実施形態ではアッパーフレーム２５上で左右に振り分けて配置されるとともに、エアクリーナ３７が燃料タンク３６上に重ねて配置(立体配置)されている。
これにより、作動油タンク３３の前方、すなわち、昇降ステップ３５の下方に空きスペースが創出され、ここに、追加される他の設備(たとえば液体還元剤タンク、もしくはハイブリッド機用のバッテリ、またはその双方)を設置できるように構成されている。
エアクリーナ３７は、図３〜図６に詳しく示すように、図示しないフィルタが内装された円筒状の本体３８と、この本体３８の外周面に上向きに突設された吸気口３９と、本体３８の一端側に設けられた排気口４０と、この排気口４０と反対側の端部に開口形成されたフィルタ出し入れ口(図６参照)４１とを有し、吸気口３９に吸気筒４２、フィルタ出し入れ口４１に着脱自在なエンドカバー４３がそれぞれ取付けられて成っている。
図３〜図６において、４４はエンドカバー４３の下面に下向きに設けられたバキュエータ(塵落とし)、４５は排気口４０とエンジン２８(空気吸い込み口)とを結ぶ吸気配管である。また、図４中、４６はエアクリーナ３７を覆う外カバーである。
このエアクリーナ３７は、予めブラケット４７に所謂サブ・アッセンブリとして一体に組み付けられ、ブラケット４７が燃料タンク３６の上面にたとえばボルト止めによって取付けられる。
ここで、このエアクリーナ３７の設置状態が、図１〜図６に示す第１実施形態と、図７，８に示す第２実施形態とで異なっている。
第１実施形態
燃料タンク３６の上面が全面フラットに形成されるとともに、同タンク２６の上面前部に給油口３６ａが設けられ(図２参照)、エアクリーナ３７が、この給油口３６ａの上に重ならない(給油の邪魔にならない)ように、給油口３６ａから後方(エンジンルーム２７側)にずれた位置、つまり燃料タンク上面後部において、次の条件下で設置されている。
(Ｉ) フィルタ出し入れ口４１(エンドカバー４３)がアッパーフレーム幅方向の内側、すなわち中央足場３４側を向く(排気口４０が外側を向く)こと。
(ＩＩ) バキュエータ４４から吐出された塵が燃料タンク３６の上面に落下して堆積しないように、バキュエータ４４が燃料タンク３６の内側端よりも内側に位置すること。
この第１実施形態において、吸気配管４５は、外側を向いた排気口４０との接続部分から内向きにＵターン状に折り返されて図２中のエンジン２８に接続される。
第２実施形態
燃料タンク３６が断面Ｌ字形、すなわち、タンク上面後部が上面前部よりも低い断面Ｌ字形に形成されるとともに、高位面である上面前部に給油口３６ａが設けられ、エアクリーナ３７が、低位面である上面後部に次の条件下で設置されている。なお、各部の符号のうち、図７，８に示されていないものの符号は、第１実施形態の図３〜６中に示されたものの符号を引用している。
(ｉ´) フィルタ出し入れ口４１(エンドカバー４３)がアッパーフレーム幅方向の外側を向く(排気口４０が内側を向く)こと。
(ｉｉ´) バキュエータ４４から吐出された塵が燃料タンク３６上面に落下して堆積しないように、バキュエータ４４が燃料タンク３６の外側端よりも外側に位置すること。
この第２実施形態において、吸気配管４５は、内側を向いた排気口４０からストレートに(迂回部分無しで)エンジン２８に接続される。
この第１及び第２両実施形態の構成によると、次の効果を得ることができる。
共通の効果
(１) 大型設備である作動油、燃料両タンク３３，３６をアッパーフレーム２５上で左右に振り分けて設置すること、及びエアクリーナ３７を燃料タンク３６上に重ねて配置することにより、他の設備(液体還元剤タンクやハイブリッド機用のバッテリ)の設置スペースを創出しながら、アッパーフレーム幅方向中間部のスペース、つまり中央足場３４の幅寸法を確保してエンジンルーム内機器等に対する良好なメンテナンス性を担保することができる。
(２) 燃料タンク３６とエアクリーナ３７を上下立体配置するため、エアクリーナ３７のメンテナンス性も確保することができる。
第１実施形態固有の効果
(イ) エアクリーナ３７を燃料タンク上面の後部、すなわちエンジンルーム２７側に配置しているため、前部に配置した場合と比較してエアクリーナ３７とエンジン２８を結ぶ吸気配管４５の長さを短縮できること、及び給油口３６ａが配管の邪魔にならないことにより、吸気配管４５の配管作業が容易となるとともに同配管４５での吸気抵抗を低減することができる。
(ロ) 給油口３６ａ近くに吸気配管４５が位置しないため燃料タンク３６への給油が楽になる。
(ハ) エアクリーナ３７を、フィルタ出し入れ口４１がアッパーフレーム幅方向の内側を向く状態で燃料タンク３６上に設置しているため、エアクリーナ３７の主たるメンテナンス対象となるフィルタの出し入れを内側、つまり中央足場３４から簡単、安全に行うことができる。
第２実施形態固有の効果
(ａ) エアクリーナ３７を、排気口４０がアッパーフレーム幅方向の内側を向く状態で燃料タンク３６上に設置しているため、吸気配管４５を迂回部分無しでストレートにエンジン２８に接続することができる。このため、配管の容易化、コストダウン、吸気抵抗の最小化が可能となる。
(ｂ) 燃料タンク３６を断面Ｌ字形に形成し、エアクリーナ３７を同タンク３６の低位面上に設置しているため、燃料タンク３６とエアクリーナ３７を合わせた全高寸法を抑えてキャビン３２内からの後方視界を確保することができる。
(ｃ) 燃料タンク３６を、上面の後部が前部よりも低い断面Ｌ字形に形成し、エアクリーナ３７を、フィルタ出し入れ口４１がアッパーフレーム幅方向の外側を向く状態で低位面である後部上に設置しているため、すなわち、フィルタ出し入れ口４１が低位置で外側を向くため、とくに、元々全高が比較的低い建設機械において、わざわざ中央足場３４に昇るまでもなくフィルタを地上から出し入れすることができる。
また、排気口４０の位置も低くなってエンジン２８の空気吸い込み口の高さレベルに近づくため、段差のないタンク上面(高位置)に配置する場合のように吸気配管４５を途中で曲げて空気吸い込み口のレベルまで大きく下げる必要がなくなる。このため、さらなる配管の容易化、配管長の短縮化、吸気抵抗の低減化が可能となる。
他の実施形態
第２実施形態のバリエーション(第３実施形態)として、燃料タンク３６を、上面前部が低位面となる断面Ｌ字形に形成し、上面後部に給油口３６ａを設けるとともに、上面前部にエアクリーナ３７を設置してもよい。
また、第２、第３両実施形態において、フィルタの出し入れを中央足場３４から行い得るように、エアクリーナ３７を、フィルタ出し入れ口４１がアッパーフレーム幅方向の内側を向く状態で設置してもよい。
一方、上記各実施形態では、燃料タンク３６を第２タンクとしてアッパーフレーム左側に設置し、その上にエアクリーナ３７を設置する構成をとったが、作動油タンク３３を第２タンクとして左側に設置し、その上にエアクリーナ３７を設置してもよい。
さらに、本発明はショベルに限らず、ショベルを転用して構成される各種建設機械にも上記同様に適用することができる。
２４ 上部旋回体
２５ アッパーフレーム
２７ エンジンルーム
２８ エンジン
３２ キャビン
３３ 作動油タンク
３４ 中央足場
３５ 昇降ステップ
３６ 燃料タンク
３６ａ 給油口
３７ エアクリーナ
３８ エアクリーナ本体
３９ 吸気口
４０ 排気口
４１ フィルタ出し入れ口
４５ 吸気配管

Claims (5)

  1. 下部走行体と、
    上記下部走行体の上に旋回自在に搭載され、かつ、基台となるアッパーフレームを有する上部旋回体と、
    上記アッパーフレームの後部に設けられ、動力源としてのエンジンとその関連機器を収容するエンジンルームと、
    上記アッパーフレームの左右一側の前部に設けられるキャビンと、
    上記アッパーフレームに搭載される設備であって、燃料を貯留する燃料タンク及び作動油を貯留する作動油タンクを含む複数のタンクと、上記エンジンの吸気を濾過するエアクリーナと、を含むものと、
    上記アッパーフレームにおける上記エンジンルームの前方であってアッパーフレーム幅方向の中間部に設けられる、メンテナンス作業用の中央足場と、
    上記アッパーフレームにおける上記キャビンと反対側に設けられ、メンテナンス要員を上記中央足場に導く階段状の昇降ステップと、を備え、
    上記作動油タンクは、上記複数のタンクの一つである第１タンクであって上記アッパーフレームにおける上記左右片側で上記キャビンと反対側に配置されるタンクであり、
    上記燃料タンクは、上記第１タンクと左右反対側であって上記キャビンとエンジンルームとの間に設置される第２タンクであり、当該燃料タンクは給油口を有して当該給油口が当該燃料タンクの上面の前部に配置され、
    上記エアクリーナは、上記第２タンクである上記燃料タンクの上に重ねて設置され、かつ、上記給油口の上に重ならない状態で上記燃料タンク上面の後部に設置されていることを特徴とする建設機械。
  2. 上記エアクリーナは、フィルタ出し入れ口を有し、このフィルタ出し入れ口が上記アッパーフレーム幅方向の内側を向く状態で上記第２タンク上に重ねて設置されていることを特徴とする請求項１記載の建設機械。
  3. 上記エアクリーナは、排気口を有し、この排気口が上記アッパーフレームの幅方向の内側を向く状態で上記第２タンク上に重ねて配置されていることを特徴とする請求項１記載の建設機械。
  4. 下部走行体と、
    上記下部走行体の上に旋回自在に搭載され、かつ、基台となるアッパーフレームを有する上部旋回体と、
    上記アッパーフレームの後部に設けられ、動力源としてのエンジンとその関連機器を収容するエンジンルームと、
    上記アッパーフレームの左右一側の前部に設けられるキャビンと、
    上記アッパーフレームに搭載される設備であって、燃料を貯留する燃料タンク及び作動油を貯留する作動油タンクを含む複数のタンクと、上記エンジンの吸気を濾過するエアクリーナと、を含むものと、
    上記アッパーフレームにおける上記エンジンルームの前方であってアッパーフレーム幅方向の中間部に設けられる、メンテナンス作業用の中央足場と、
    上記アッパーフレームにおける上記キャビンと反対側に設けられ、メンテナンス要員を上記中央足場に導く階段状の昇降ステップと、を備え、
    上記複数のタンクの一つである第１タンクが上記アッパーフレームにおける上記左右片側に、別のタンクである第２タンクが左右反対側であって上記キャビンとエンジンルームの間にそれぞれ設置され、
    上記エアクリーナが上記第２タンクの上に重ねて設置され、
    上記第２タンクは、前部及び後部の一方が他方よりも低い断面Ｌ字形に形成され、上記エアクリーナが上記第２タンクの低位面上に重ねて設置されていることを特徴とする建設機械。
  5. 上記第２タンクは、上面の後部が前部よりも低い断面Ｌ字形に形成され、上記エアクリーナは、フィルタ出し入れ口及び排気口を有し、上記フィルタ出し入れ口が上記アッパーフレームの幅方向の外側を向き、上記排気口が内側を向く状態で、上記第２タンク上面のうち低位面である後部上に重ねて設置されていることを特徴とする請求項４記載の建設機械。
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